0引言
爲了解(jie)決蒸汽流量(liàng)量值溯源的(de)問題,用于
蒸(zhēng)汽流量計
标(biao)定的實驗裝(zhuang)置按照标定(ding)使用的介質(zhì)可分爲三類(lei)。一㊙️類是以🏃🏻蒸(zhēng)汽爲介質的(de)蒸汽實流标(biao)準裝置,這種(zhong)裝置的檢測(ce)💛條件與表計(jì)使用的工況(kuang)條件最爲👣相(xiang)近,但由于該(gai)裝置設計要(yào)求高、檢測成(cheng)本高等特🏃♂️點(diǎn),目前使用很(hěn)少。第二類是(shi)以📞水爲介質(zhi)的
液體流量(liàng)計
量标準裝(zhuāng)置,此類裝置(zhi)精度高,但是(shì)與蒸汽的實(shí)際工況條件(jiàn)相差較大。第(di)三類是以空(kong)氣爲介質的(de)氣體流量标(biao)準裝置。
目前(qian)國内外普遍(biàn)采用後兩類(lèi)裝置替代蒸(zheng)汽實流💁裝置(zhì)對蒸汽🔴流量(liàng)儀表進行标(biao)定,但這兩種(zhǒng)方法無法模(mó)拟蒸汽流量(liang)計實際的工(gōng)況條件。利用(yong)計量标準裝(zhuang)置對
渦街流(liu)量計
開展了(le)水、空氣、蒸汽(qi)3種不同介質(zhì)的比對測試(shì)實驗,并從渦(wō)街流量計漩(xuán)渦産生機理(lǐ)出發,利用流(liu)體力學及卡(ka)門🏃♂️渦街原理(lǐ),結合蒸汽獨(du)特的熱力學(xue)性質,對渦街(jie)流量計在3種(zhong)不同介質下(xia)儀表系數存(cún)在規律性偏(piān)差實驗結論(lùn)進行了解釋(shì),得出各🔴種流(liú)體介🏒質與渦(wo)街流量計儀(yí)表系👣數的關(guān)系。
1渦街流量(liàng)計的原理
渦街(jie)流量計是根(gēn)據“卡門渦街(jie)”原理研制成(cheng)的流體振🏃♂️蕩(dang)式🚶流量測量(liang)儀表。在測量(liang)管道流動的(de)流體中🤟插入(rù)一根其軸線(xian)與流向垂直(zhi)的非流線型(xing)柱形體,稱之(zhi)爲旋渦發生(sheng)體。當雷諾數(shù)達到一🧑🏾🤝🧑🏼定值(zhí)時,從旋渦發(fā)生體🙇♀️兩側交(jiāo)替地分離出(chū)兩串規則地(di)交錯排列的(de)旋渦。在滿足(zu)雷諾數要求(qiu)時,旋渦分離(li)産生的頻率(lü)僅僅隻與旋(xuan)渦發生體及(jí)所在的測量(liang)管道的幾何(he)尺寸有關。旋(xuán)渦的分離産(chan)生的頻率于(yú)流量的👈大小(xiǎo)成正比。渦街(jiē)流⭐量計的原(yuan)理如圖🐕1所🏃🏻示(shì)。
經過推導,流(liu)體的體積流(liú)量Q與漩渦頻(pín)率f符合下面(miàn)㊙️公式:
Q=f/K
式中:K爲(wèi)
流量計
的流(liú)量系數。在一(yi)定雷諾數範(fàn)圍内儀表系(xi)數K爲常數,流(liu)量Q與漩渦頻(pin)率f成線性關(guan)系。因此,隻要(yào)檢測出頻率(lǜ)f值,就能通📐過(guò)相應的公式(shi)求得體積流(liu)量Q的值👅。
2實驗(yan)裝置簡介
本(ben)次試驗我們(men)共采用的三(san)套裝置,分别(bié)爲國家蒸汽(qì)流量站蒸汽(qi)實流标定裝(zhuāng)置和我所的(de)負壓法音速(sù)噴♊嘴氣體流(liu)量計量标準(zhun)裝置和質量(liang)法水流量計(ji)量标準裝置(zhi)。其中冷凝稱(cheng)重法蒸汽流(liú)量标準裝置(zhì),以過熱及飽(bao)和蒸汽作爲(wèi)檢定介質,将(jiang)通過蒸汽👣流(liu)量儀表的蒸(zheng)汽進行冷凝(ning)稱重的原理(lǐ),對蒸汽流量(liang)儀表進行實(shi)流标定。擴展(zhǎn)不确定度爲(wèi)0.1%(k=2),檢定流量♍範(fan)圍爲(2.5~10000)kg/h。音速噴(pēn)嘴🔴氣體流量(liang)标準裝👣置是(shì)以空氣爲介(jie)質的流量檢(jian)測裝置,設計(ji)依據JJG620-1994《臨界流(liú)🙇♀️流量計》、《臨界(jie)流文丘裏噴(pen)嘴氣體流量(liàng)裝置的測量(liàng)》、JJG619-2005《标準表法流(liú)量标準裝置(zhì)》等。擴展不确(que)定度爲0.25%(k=2),檢定(dìng)流量範圍爲(wèi)(2.5~6500)m3/h。靜态質量法(fǎ)水流量标準(zhun)裝置,擴展不(bu)确定度爲💔0.1%(k=2),檢(jiǎn)定流量範圍(wéi)爲(0.28~1200)m3/h。
3實驗方案(an)
将一台準确(que)度等級符合(he)1.0級脈沖輸出(chu)、儀表線性和(hé)重複性較好(hao)的50mm口徑渦街(jiē)流量計樣機(jī),分别在蒸汽(qi)、水、空氣三種(zhong)流量标準裝(zhuāng)置上進行标(biao)定實驗。前後(hòu)直管段符合(hé)檢定規程要(yao)求,前直管段(duàn)大于10倍公稱(cheng)通徑(10DN)、後直管(guǎn)段大于5倍公(gong)稱通徑(5DN),依次(cì)從最小流量(liang)qmin、分界流量qt、最(zuì)大流量qmax的25%、40%、70%和(he)100%,共計6個流量(liàng)點,每個流量(liang)點重複檢定(dìng)3次,每次檢定(ding)60s。分别計算其(qí)儀表系數、線(xiàn)性誤差、重複(fú)性誤差數據(jù),比較在不同(tong)介質的檢定(dìng)裝置下測量(liang)數據差異和(hé)聯系。
4實驗數(shu)據
按照渦街(jiē)流量計的檢(jiǎn)定規程對該(gāi)試驗樣機各(ge)流🍉量點進行(hang)調節、檢定,在(zai)3套不同介質(zhi)的檢定裝置(zhì)下的實驗的(de)儀表系數、線(xian)性度、重複性(xìng)如下表1所示(shi),流量曲線關(guān)系如圖2所示(shi)。
表1不同介質(zhì)的檢定裝置(zhi)下的實驗的(de)儀表系數、線(xian)性度、重複👨❤️👨性(xing)🔞
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質量法液體(tǐ)流量
标準裝(zhuang)置
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負壓法音(yīn)速噴嘴氣體(tǐ)
流量标準裝(zhuāng)置
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冷凝稱重(zhòng)法蒸汽
流量(liang)标準裝置
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儀(yi)表系數
(1/m3)
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線性(xìng)誤差(%)
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重複性(xìng)誤差
(%)
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儀表系(xi)數
(1/m3)
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線性誤差(cha)(%)
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重複性誤差(cha)(%)
|
儀表系數
(1/m3)
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線(xiàn)性誤差
(%)
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重複(fú)性誤差(%)
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9266.5
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0.57
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0.18
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9343.5
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0.61
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0.29
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9178
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0.78
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0.23
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實驗(yan)數據圖可以(yi)看出,發現儀(yi)表系數偏差(chà)的正負方向(xiang)上基本相同(tóng)。渦街流量計(jì)在空氣、水、蒸(zheng)汽三種不同(tong)介質🌐的儀💰表(biǎo)系數存有差(chà)異且差異還(hai)是比較明顯(xian)的,在其流量(liàng)範圍内儀表(biǎo)系數依次減(jiǎn)小。綜合實驗(yan)數據來看,空(kōng)氣測定的儀(yi)表系數值比(bǐ)水爲介✨質測(ce)量儀表系數(shù)值偏大在(0.5~1.4)%之(zhī)間的數值,比(bǐ)蒸汽條件下(xià)測量的儀表(biǎo)系數偏大(1.6~2.0)%之(zhi)間的數值。
5實驗(yàn)結論
通過标(biao)定實驗,發現(xian)渦街流量計(jì)在蒸汽、水、空(kōng)氣3種不同介(jie)質下,其主要(yào)計量性能如(ru)儀表系數、線(xian)性誤差和重(zhòng)複性誤㊙️差會(hui)有所差别,具(jù)體表現爲:(1)在(zai)小流🤞量qmin時,以(yǐ)蒸汽爲标定(ding)介質,此時🔆的(de)儀表🌈系數最(zuì)小,此時由于(yú)受蒸汽的溫(wēn)度的影響,造(zao)成儀表系數(shù)偏小。(2)随流量(liàng)的逐漸增大(dà),以空氣爲标(biao)定介🛀🏻質的儀(yi)表系🌈數變化(hua)逐漸增🔴大且(qiě)變化率最快(kuài),蒸汽介質的(de)儀表系數變(biàn)化次之,以🈚水(shui)爲介質的儀(yi)表系數變化(huà)最小。
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