摘要:插入(ru)式流量計 結(jié)構和原理,以(yǐ)及兩種常用(yòng)測量方法的(de)理論依據,并(bing)☀️在此基礎上(shàng),設計了一種(zhong)插入式流量(liàng)計在水流量(liàng)标👨‍❤️‍👨準裝置上(shang)的不🈲同流速(sù)實驗。通過對(duì)數據分析🥵,爲(wei)插入式流量(liang)計的校準和(he)使☀️用提供了(le)更有效的方(fang)法。
0引言
　　随着(zhe)現代工業的(de)不斷發展,流(liu)量計已成爲(wèi)生産過📞程中(zhong)的一個重要(yào)部件。由于大(da)多數流量計(jì)采用管道法(fa)❤️蘭式結構💛，當(dang)出🐅現故障時(shí)，需停止生産(chan)才可進行維(wéi)修🏃‍♀️、保養;而插(chā)入式流量計(ji)的特殊🆚結構(gou)形式,可在不(bú)停止生産的(de)狀态下進行(háng)。因此，爲确🏃🏻保(bao)長期工🈚作中(zhōng)流量計的計(jì)量準确性,需(xū)定期進行量(liang)值溯源。同時(shi)，由于在實驗(yan)室進行校準(zhǔn)時,要求該流(liú)量計在滿足(zu)安裝要求的(de)情況下，應具(ju)有高的精度(dù)等級,增加了(le)校準難度。因(yin)此🏃🏻‍♂️，需在不改(gai)變現有實⛱️驗(yan)裝置的情況(kuàng)下，選擇一種(zhǒng)較爲合适的(de)☂️測量方法。
1結(jie)構與原理
　　插(chā)入式流量計(jì)是以插入形(xíng)式安裝的流(liú)量儀表命名(ming)，典型的電流(liu)速計型插入(rù)式流量計由(yóu)測量頭、插入(ru)杆、插入機構(gou)💁、轉換器和儀(yi)表殼體(測量(liang)管道)構成。目(mù)前,主要包括(kuo)點流速計型(xíng)和徑流速計(ji)型。其中,國内(nèi)使用較多的(de)爲點流速計(ji)型插入式流(liú)量計。其結構(gou)如圖1所示。首(shǒu)先,使用測☁️量(liang)頭插入管道(dào)中某一特定(dìng)位置,并測量(liàng)局部流速;然(rán)後，根據管道(dao)内流速分布(bu)及儀表與管(guan)道🧡的幾何參(cān)數等計算流(liu)量值。其具有(you)結構簡單、安(ān)裝維護簡便(biàn)、壓損小、價格(gé)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼低廉等優☁️點(diǎn),但測量❗精度(dù)低。
 
2測量方法(fǎ)
　　流量是指單(dan)位時間内通(tong)過某個流通(tōng)界面的流體(ti)容積或質量(liàng)。在時間測量(liàng)應用中，通常(cháng)爲測量管道(dào)某一界面的(de)流㊙️速及♋該截(jié)面的面積的(de)乘積。點流速(sù)🈚計型插入式(shi)流量計的🚩流(liú)量測量主要(yào)采用流速-面(miàn)積法計算♊。按(an)照流速測量(liàng)方式的不同(tóng)，分爲單點流(liú)♉速法(即通過(guo)測量單點流(liú)速計算流量(liang))和平均流速(su)㊙️法(測量平均(jun)流速)。
2.1單點流(liu)速法
　　單點流(liú)速法測量流(liu)量是指在管(guan)道截面上隻(zhī)測量一🔞點🐪流(liú)速以計算流(liú)量的方法。該(gai)方法是通過(guò)測量🔱圓管🐆道(dao).上任意半徑(jing)，上的流速和(he)測量點與中(zhōng)心線的距離(lí)，再根據式(4)計(ji)算圓管截面(miàn)的平均流速(sù)，從而得到管(guan)道截面的流(liú)量。
根據流體(ti)力學理論，當(dāng)管道中介質(zhì)爲紊流狀态(tai)時，流📱速分布(bu)模型爲:
 
　　其中(zhong)，vx一距離管道(dào)中心線rx的流(liu)速,m/s;Umax管道中心(xīn)線的流速，m/s;r,--流(liú)速測點與管(guan)道中心線的(de)距離,m;R一管道(dao)内半徑,m;n一随(sui)雷諾數不🌈同(tong)而變化的指(zhǐ)數。
　　雷諾數Re的(de)計算公式爲(wei):
 
2.2平均流速法(fa)
　　根據檢測規(guī)程中管道截(jie)面平均流速(sù)位置在(0.242±0.013)R處，通(tōng)過測量管🙇🏻道(dao)的平均流速(su)與管道面積(ji)計算流量。流(liu)量計算公式(shì)爲:
 
面的面積(jī).m2。
3實驗方法與(yu)結果及分析(xī)
　　選擇水流量(liang)标準裝置，管(guan)道直徑300mm,測量(liang)段.上遊長度(du)約7000mm,下遊長度(du)🚶5000mm,滿足流量計(jì)的安裝要求(qiú)，并選用一種(zhǒng)超聲波插入(rù)式流量計。其(qí)測量原理爲(wei)超聲波束在(zai)液體中傳播(bō)時，流體的流(liú)動使傳播時(shí)間産生微小(xiao)變化，且傳播(bo)時間的變化(hua)與液🚶‍♀️體的流(liu)速❤️成正比，從(cóng)而得到液體(tǐ)的流速。水溫(wēn)29.3℃,通過查表可(ke)得取水的運(yun)動粘度v=8.2x10-7m2/s,并根(gen)據邊界層效(xiao)應，平均流速(sù)選取(0.242+0.013)R=38.25mm(即🌂rx=111.75mm)。同時(shí),爲了使實驗(yàn)結果😄具有較(jiao)好的對比性(xìng)，單點流速法(fǎ)選擇與其相(xiang)接近的🔞位置(zhì),流量計探頭(tóu)安裝位置rx=110mm,即(ji)距離管道内(nei)壁40mm處。兩種‼️方(fang)法試驗時，流(liú)速從0.5m/s開始，以(yǐ)💃🏻0.5m/s爲測量間隔(ge),逐漸🔞将流速(sù)增加至3.5m/s,測量(liàng)不同流速時(shi)的标準流速(sù)與被測流速(su),并采用單點(dian)流速法，以被(bèi)測流🍓速爲基(ji)礎數據計算(suàn)📞平均流速;然(rán)後，采用平均(jun1)流速法，以🌏被(bèi)測平均流速(sù)計算被測流(liu)量。其中,平均(jun1)流速法是通(tong)過🆚在平🏃‍♂️均流(liu)速測量點直(zhí)接測得流速(su)🈲，并采用流速(sù)與流量🌈計算(suan)公式得到流(liú)量。将兩種方(fāng)法測:量計算(suan)得到的流量(liang)與标準流量(liang)進行計算,即(ji)可得到示值(zhi)誤差。
3.1實驗結(jie)果
3.1.1單點流速(sù)法測量數據(jù)
　　單點流速法(fǎ)測量數據與(yu)計算結果如(rú)表1所示。
 
　　由表(biǎo)1可知,被測平(ping)均流速均小(xiǎo)于被測流速(sù)，且差值會💃随(sui)流速🔱的增加(jia)而逐漸變大(da);被測流速與(yǔ)标準流🏃🏻速存(cun)在一定的差(chà)值，當流速在(zai)3.5m/s左右時，與标(biao)準流速相差(chà)可達0.053m/s,與被測(cè)平均🤞流速差(cha)值約爲0.04m/s。差值(zhi)産生的🔱主要(yao)原因是測量(liang)管道的口徑(jing)、超聲波探頭(tóu)的安裝💜位置(zhì)、雷諾數😘與n值(zhí)的計算取舍(she)。此外，流🏃‍♀️量的(de)穩定性☔也是(shì)不可忽略的(de)因素。
3.1.2平均流(liu)速法測量數(shu)據
　　平均流速(su)法測量數據(jù)與計算結果(guǒ)如表2所示。
 
　　由(yóu)表2可知,通過(guò)流量計測量(liang)可得被測平(píng)均流速,可直(zhí)接計算流量(liang),過程較爲簡(jian)單,且不涉及(ji)雷諾數等參(can)數🆚,減小了附(fu)加誤差。
3.2實驗(yan)結果分析
　　插(cha)入式流量計(jì)适用于大口(kou)徑管道的測(cè)量,實驗選用(yòng)的DN300mm管道,由于(yú)超聲探頭離(li)管壁較近，在(zai)管壁摩擦力(li)的作用下,會(huì)造成低流速(sù)情況下邊界(jie)層較厚，影響(xiǎng)較大🈚,但邊界(jiè)層會随流速(su)的增加而💛逐(zhú)漸變薄,且大(da)部分流體處(chù)于正常的紊(wěn)流㊙️狀态，影響(xiang)較小，使流♻️速(su)趨于标準流(liú)速。因此，根㊙️據(jù)表1、表2的數據(ju)可知，在流速(sù)相近的情況(kuang)下，當單點流(liú)速法和平均(jun)流速法在💚低(dī)流速時，前者(zhě)誤差優于後(hòu)者,且二者均(jun1)爲負值。同時(shí)，随着流速的(de)增加，誤差值(zhí)會逐漸接近(jin),變爲正值，且(qiě)後者優于前(qian)者。
4結論
　　插入(rù)式流量計以(yi)突出的優點(diǎn)被廣泛應用(yòng)于各個領域(yù),但在校準或(huo)使用時需綜(zong)合考慮管徑(jing)與流速的.大(da)小，一般适用(yong)于較大💘的管(guǎn)徑，因此，在管(guǎn)徑确定的情(qíng)況下,若流速(sù)較小，則可優(yōu)先采用單點(diǎn)流速法;若流(liú)速較🔞大.則可(ke)采❄️用平均流(liú)速法，從而💰減(jiǎn)小計算📞時對(dui)測量結果的(de)影響，進一步(bu)提高測量的(de)正确率👉。該方(fang)法可爲插入(ru)式流量計的(de)🌈安裝及使用(yong)提供一定的(de)理論依據。

文(wén)章來源于網(wang)絡,如有侵權(quan)聯系即删除(chú)！