摘要(yao)：對V錐流量計(jì)
抗擾動特性(xìng)有助于厘清(qīng)V錐流量計的(de)計量性能。将(jiang)成套圓片型(xing)漩渦、圓片型(xing)剖面擾動發(fā)生器，分别安(ān)裝在♋V錐流㊙️量(liang)計上、下遊0D、3D處(chu)的直管段上(shang)，進行擾動對(dui)V錐流量計測(cè)量性能影響(xiang)的試驗。通過(guo)分析得出了(le)未安裝與安(an)裝擾動發生(shēng)器時流量的(de)相🙇♀️對誤差。結(jie)果表明，上、下(xià)遊0D、3D處擾動對(duì)🈲V錐流量計測(ce)量性能的影(yǐng)🏃🏻♂️響明顯，在實(shi)🧑🏽🤝🧑🏻際💞使用中應(ying)引起💃足夠的(de)重視。
0引言
爲(wèi)了降低流體(ti)擾動對差壓(ya)式流量計測(ce)量性能帶來(lai)的影響，節流(liú)裝置的安裝(zhuāng)使用應具備(bèi)相應的管🔴道(dao)條件，上🈲下遊(you)配置的直管(guǎn)段長度須滿(mǎn)足相關技術(shù)要求。對于目(mù)前仍廣泛使(shǐ)用的标準孔(kǒng)闆來說，隻🐉要(yao)按标準[1-2]設計(ji)、制造💛，前後直(zhi)管段的配管(guan)🌈長度、内徑、圓(yuan)度等滿足規(gui)範要求，安♉裝(zhuang)使用前無需(xū)實流标定就(jiù)可估算其🤩測(cè)量誤差。在各(gè)類技術交流(liu)及推介資料(liao)中，認爲V錐流(liú)量計具有流(liu)體自整流能(néng)力，抗流動幹(gàn)擾性能強，直(zhí)管段要求低(dī)的特點，提出(chū)前1D～3D、後0D～1D直管段(duan)，有些甚📐至提(ti)出了不需要(yao)配置直管段(duàn)就可正常使(shi)用。對于提出(chu)直管段上☎️述(shu)要求的合理(lǐ)性與科學👣性(xìng)，由于沒有擾(rao)動對V錐流量(liang)計測量性能(neng)的影響進🈲行(háng)系統的研究(jiu)，使得配多長(zhang)的✂️直管段才(cai)合适沒有足(zu)夠的實驗數(shù)據支撐，對此(cǐ)業界一直💔持(chi)有不同的看(kàn)法，急需通過(guò)實驗來獲得(de)答案。V錐流量(liang)計是一種差(cha)壓式流量儀(yi)表，雖然其結(jie)構具有一定(ding)的自整流能(neng)力，但其不❤️對(dui)稱的取壓結(jié)構，錐體與管(guǎn)🏒道的同軸度(du)誤差，管道、錐(zhuī)體圓度和焊(hàn)接變形的影(yǐng)響及流場的(de)複雜性，不可(kě)避免地會産(chǎn)生測量附加(jia)誤差，更沒有(you)形成成套的(de)技術手冊用(yong)✂️于指導設計(ji)🤞、生産、安裝與(yu)使用。爲了獲(huo)得第一手資(zī)料，一台口徑(jing)DN50，β爲0.6的V錐流🧑🏽🤝🧑🏻量(liàng)傳感器，并配(pei)置測量範圍(wei)爲6kPa，精度爲0.2級(jí)，低零漂
差壓(ya)變送器
，其輸(shu)入差壓與輸(shū)出電流設置(zhi)爲線性關系(xì)，以提高🐪小❄️流(liú)量時輸出電(dian)流的靈敏度(dù)；配置0.05級四位(wei)半數字多用(yong)表用🔞于指示(shì)差壓變送器(qì)輸出電流值(zhi)；工作介質水(shuǐ)爲牛頓流❤️體(tǐ)，連續并充滿(man)圓管及節流(liú)件，并采📐用成(cheng)套擾動器對(duì)V錐流量計進(jìn)行抗擾動性(xìng)能的實流測(cè)試。
1試驗結果(guǒ)
1.1前直管段0D、3D處(chù)擾動試驗
在(zài)前直管段0D、3D處(chù)分别安裝圓(yuán)片型擾動發(fa)生器，圓片✨型(xing)左漩漩渦擾(rǎo)動發生器，如(rú)圖1所示，圓片(pian)型右漩漩🙇♀️渦(wo)擾動發生器(qi)🚶♀️，如圖👉2所示，圓(yuán)片型速度剖(pōu)面流動擾動(dòng)發生器，如圖(tu)3所示，短接環(huan)如圖4所示。
圓片(piàn)型左漩、右漩(xuán)漩渦擾動發(fā)生器可産生(sheng)類似于直角(jiǎo)連接的㊙️兩個(gè)90°彎管所引起(qǐ)的漩渦。圓片(pian)型速度🐇剖面(mian)💋流動🔞擾動發(fā)生🤟器可産生(shēng)類似于突出(chu)的管道接頭(tóu)或💛尚未全開(kāi)的閘閥所引(yin)起的漩🈲渦。利(li)用現有的工(gōng)作條👉件，在直(zhí)管🐅段0D處從DN40直(zhi)接擴大到♉DN50，使(shǐ)流動截面突(tū)然擴大，模拟(ni)日常使🍉用中(zhong)可能遇到的(de)管道條件，研(yán)究當管道口(kou)徑突變時，引(yǐn)起的擾流對(duì)V錐流量計所(suǒ)産生🚶的影響(xiang)📧。值得說明的(de)是圓片型左(zuo)漩漩渦擾🤞動(dòng)發生器、圓片(piàn)型🧑🏽🤝🧑🏻右漩漩渦(wo)擾動發🚶生器(qì)、圓片型速度(dù)剖面流動擾(rao)動發🌈生器是(shì)依據參考文(wén)獻🈲[3]附錄B而設(shè)計制作。前直(zhí)管段0D、3D設置擾(rǎo)動器的實驗(yàn)數據，如表1所(suo)示。
1.2後直管段(duan)0D、3D擾動試驗
後(hou)直管段0D、3D處分(fen)别安裝圓片(pian)型左漩漩渦(wō)擾動發生器(qì)、圓💁片型❓右漩(xuán)漩渦擾動發(fa)生器、圓片型(xing)速度剖面🏃🏻流(liú)動擾動發生(shēng)🔞器，同時進行(hang)了管徑從DN50突(tū)變地縮小到(dào)DN40的試驗。實驗(yàn)數據如表2所(suǒ)示。
2數據處理(lǐ)
由于差壓變(bian)送器的輸出(chu)電流正比于(yu)輸入差壓，設(she)未安裝擾㊙️動(dòng)器輸出電流(liú)爲I0，安裝擾動(dòng)器後輸出電(dian)流爲I，則輸出(chū)電流的相對(dui)誤差爲[(I-I0)/I0]×100％。可得(dé)在前直管段(duan)👌0D、3D處擾動與無(wu)擾動時電流(liu)的相對誤差(chà)曲線，如圖5所(suǒ)示。後直管㊙️段(duan)0D、3D處擾動☀️與無(wu)擾動時電流(liu)的📐相對誤差(cha)曲線，如圖6所(suǒ)示。
一般管道(dào)雷諾數ReD＜2300爲層(céng)流狀态，ReD=2000～4000爲過(guo)渡狀态，ReD＞4000爲紊(wen)流狀✍️态，流體(tǐ)雷諾數的計(jì)算公式如下(xià)：
式中：
qv——體積流(liu)量，m3/h；
D——管道内徑(jìng)，mm；
ν——流體運動黏(nián)度，m2/s
差壓式流(liú)量計
需有适(shi)用的雷諾數(shù)ReD範圍工作于(yu)湍流流動狀(zhuang)态。當管道内(nèi)徑D爲50mm，水的運(yun)動黏度ν爲1.006×10-6m2/s，雷(léi)諾數ReD取4000時，則(zé)體積流量：
qv=DνReD/354×10-3=0.05×1.006×10-6×4000/354×10-3≈5.7×10-4m3/s≈2.0m3/h
由(you)此可知，體積(ji)流量在1.0～2.0m3/h範圍(wei)内爲過渡狀(zhuàng)态。
由于流量(liàng)與差壓的方(fāng)差成正比，故(gù)有流量與差(chà)壓🍉變送器輸(shu)出電流的方(fang)差成正比。則(ze)流量的相對(dui)誤差爲
從式(shì)（2）可得，在前直(zhi)管段0D、3D處擾動(dong)與無擾動時(shí)流量的👅相對(dui)誤差曲線，如(rú)圖7所示，後直(zhí)管段0D、3D處擾動(dong)與無擾動時(shí)流量的相💯對(dui)誤差曲🍉線，如(ru)圖8所示，其中(zhong)将流量小于(yú)0.5m3/h的電流信号(hao)切除（當流量(liang)值較小‼️，電流(liú)I0接近4時，δ将很(hen)大，沒有實際(ji)意義）。
3試驗中(zhong)發現的現象(xiang)
當流量增大(da)到8m3/h時，在以電(diàn)磁流量計作(zuò)爲标準表的(de)✔️水流量标準(zhǔn)裝置上進行(hang)測試時，由于(yu)流量波動太(tai)大已難以🌏讀(dú)數📧。在用玻璃(lí)轉子流量計(jì)進行比對測(ce)量時，能直觀(guān)地發現浮🐉子(zǐ)上下大範圍(wei)地沉浮，管道(dao)内的壓強波(bō)動較大，流速(su)場變化明顯(xian)。
另外，由于V錐(zhui)流量計輸出(chu)的差壓較低(dī)，引壓管液位(wèi)💘的微小波動(dòng)或差壓變送(sòng)器零漂對流(liú)量有着顯著(zhe)的影❓響。如在(zài)流✌️量點1m3/h處，實(shi)👄測輸出電流(liú)僅爲4.117mA，由于差(cha)變的量程爲(wei)6kPa，對應的差壓(ya)Δp=[（4.117-4）mA/（20-4）mA]×6kPa≈0.044kPa。在流量計靜(jing)态時，若管道(dào)内壓力波動(dòng)或引壓管内(nèi)氣泡等原因(yin)導緻引壓管(guan)内壓差不平(ping)衡，隻要産生(shēng)44Pa相當于4.5mm水柱(zhù)的液位差，即(jí)可産生高達(dá)⭐1m3/h的虛假流量(liang)[4]。雖然🎯V錐流量(liàng)計的壓損相(xiàng)對較小，但産(chǎn)生的🙇🏻差壓也(ye)相對較低，因(yīn)此，小流量時(shí)的測量誤差(chà)應引起足夠(gòu)重視。
4結語
1）在(zai)0D處V錐流量計(ji)具有較好抗(kang)管道口徑突(tū)變的能力。
2）前(qián)、後0D、3D處擾動對(dui)V錐流量計測(cè)量性能的影(ying)響不可忽視(shì)。
3）配置高精度(dù)、低零漂差壓(ya)變送器，差壓(yā)引壓管應具(ju)有良好的工(gong)⭕作狀态，否則(zé)，小信号有效(xiao)切除的難度(dù)較大👈，并将縮(suo)減成套V錐流(liú)量計的範圍(wei)度。
4）V錐流量計(ji)是一個典型(xing)的懸臂梁結(jie)構，即使是穩(wen)定流在支撐(cheng)杆上流過，發(fā)生“卡門”渦街(jie)是不可避免(miǎn)的，同時受上(shàng)💘遊來流沖擊(ji)也會産生時(shí)變加速度将(jiāng)誘發流體振(zhèn)蕩，當與懸臂(bi)梁結構産生(sheng)共振時将對(dui)測量結果産(chan)生較大影響(xiǎng)。
由于阻流件(jian)類型的複雜(za)多樣，以及V錐(zhuī)流量計的結(jié)構、制造及✉️安(ān)裝等原因，對(duì)擾動産生測(ce)量誤差的研(yan)究将是長😘期(qi)和艱巨💋的。通(tong)過擾動對V錐(zhui)流量計測量(liang)性能影🔞響，抛(pao)磚👉引玉，将有(yǒu)效助推V錐流(liú)量計的進步(bu)與流量的發(fā)展。