1 流量計(jì)工作原理及數(shù)據(jù)處理

    1.1 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的工作原理

    圖1為旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發(fā)生器后，流體被迫繞著發(fā)生器劇烈旋轉(zhuǎn)，形成旋渦。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時(shí)，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象。該進(jìn)動(dòng)頻率與流量大小成正比，不受流體的物理性質(zhì)及密度的影響。檢測元件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)頻率，通過計(jì)算就可得到流量值，且所測流量值能在較寬的范圍內(nèi)獲得良好的線性度。流量計(jì)算式為：

        （1）

    式中q_v為體積流量，m³/s；f為旋渦頻率，H_Z；K為流量儀表系數(shù)，m^-3。

圖1 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的結(jié)構(gòu)圖

注：υ為流體進(jìn)入流量計(jì)前的速度，m/s；υ_A為流體經(jīng)過旋渦發(fā)生器后的速度，m/s

    旋進(jìn)旋渦流量計(jì)檢定過程中使用的取壓孔在表體的下部或側(cè)部。為了弄清楚取壓方式對(duì)流量計(jì)檢定準(zhǔn)確度的影響，分別在流量計(jì)表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下進(jìn)行了流量計(jì)檢定試驗(yàn)。

    1.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

    試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)裝置為負(fù)壓法臨界流音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，其準(zhǔn)確度等級(jí)為0.3級(jí)，可以滿足一般準(zhǔn)確度等級(jí)為1.5級(jí)的天然氣流量計(jì)的檢定要求，檢定依據(jù)為JJG198-1994速度式流量計(jì)檢定規(guī)程。試驗(yàn)以不同廠家、不同口徑的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)為例，對(duì)采用表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓方式下不同流量點(diǎn)的流量計(jì)誤差進(jìn)行比較。

    以使用廣泛的LUYBⅡ31-DN100B旋進(jìn)旋渦流量計(jì)為例，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為60ｓ，標(biāo)準(zhǔn)裝置的滯止平均溫度為28.9℃，空間平均濕度為30％，流量計(jì)的平均溫度為28.3℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計(jì)檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表1、2所示。

表1 LUYBⅡ31-DN100B旋進(jìn)旋渦流量計(jì)表體取壓孔取壓的檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表2　LUYBⅡ31-DN100B旋進(jìn)旋渦流量計(jì)流量計(jì)管道取壓孔取壓的檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

    由表1、2得到LUYBⅡ31-DN100B旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在兩種取壓方式下的流量計(jì)相對(duì)誤差曲線如圖2所示。

    以某公司生產(chǎn)的TDS200BT旋進(jìn)旋渦流量計(jì)為例，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為60ｓ，標(biāo)準(zhǔn)裝置的滯止平均溫度為29.7℃，空間平均濕度為42％，流量計(jì)的平均溫度為29.3℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計(jì)檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表3、4所示。兩種取壓方式下的流量計(jì)相對(duì)誤差曲線如圖3所示。   

圖2 LUYBⅡ31-DN100B旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在兩種取壓方式下的流量計(jì)相對(duì)誤差曲線圖

表3 TDS200BT旋進(jìn)旋渦流量計(jì)表體取壓孔取壓的檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表4 TDS200BT旋進(jìn)旋渦流量計(jì)流量計(jì)管道取壓孔取壓的檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

圖3 TDS200BT旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在兩種取壓方式下的流量計(jì)相對(duì)誤差曲線圖

    表1～4中的儀表系數(shù)計(jì)算方法參見JJG198-1994速度式流量計(jì)檢定規(guī)程。流量計(jì)相對(duì)誤差的計(jì)算公式為：

       （2）

    式中E為流量計(jì)相對(duì)誤差，％；K_i為檢定過程中計(jì)算得出的儀表系數(shù)，m^-3；Ko為原始狀態(tài)的儀表系數(shù)，m^-3。

    2 取壓方式的影響分析

    從以上數(shù)據(jù)表和曲線圖中可以看出：旋進(jìn)旋渦流量計(jì)型號(hào)一定的情況下，用表體取壓孔取壓方式檢定流量計(jì)時(shí)流量計(jì)的線性度較好，用管道取壓孔取壓方式檢定流量計(jì)時(shí)流量計(jì)的線性度較差；流量測點(diǎn)相同的情況下，表體取壓孔取壓檢定方式的流量計(jì)誤差較小，管道取壓孔取壓檢定方式的流量計(jì)誤差較大；兩種取壓方式引起的誤差隨著流量的增大而逐漸增大，在流量為2900m³/h時(shí)兩者相差近6.2％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)。所以，在旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的檢定過程中，應(yīng)避免在流量計(jì)表體取壓孔以外的地方取壓進(jìn)行檢定。

    3 流量計(jì)使用改進(jìn)措施

    綜上所述，旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在檢定過程中，管道取壓孔取壓方式對(duì)流量計(jì)檢定結(jié)果的影響較大。為了保證旋進(jìn)旋渦流量計(jì)檢定工作的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和公正性，避免由于流量計(jì)表體取壓孔堵塞而導(dǎo)致檢定員在管道取壓孔取壓對(duì)流量計(jì)進(jìn)行檢定，提出以下改進(jìn)措施。

    1）建議旋進(jìn)旋渦流量計(jì)生產(chǎn)廠家在不影響流量計(jì)性能的前提下，適當(dāng)改進(jìn)流量計(jì)的結(jié)構(gòu)，比如可以提高取壓孔的位置，避免其被雜物堵塞。

    2）用戶在使用現(xiàn)場可在旋進(jìn)旋渦流量計(jì)前端安裝過濾裝置，將雜物濾除掉。

    3）旋進(jìn)旋渦流量計(jì)出廠時(shí)將取壓孔外部螺絲涂抹潤滑油，同時(shí)將取壓孔內(nèi)部用橡皮塞堵上，防止雜物堵塞和取壓孔生銹。

    4）旋進(jìn)旋渦流量計(jì)檢定過程中，如果點(diǎn)流量變化較大，而流量計(jì)壓力變化不明顯時(shí)，檢定系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置取壓無效報(bào)警，以提示檢定人員采取相應(yīng)補(bǔ)救措施。

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