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分析壓縮氣體流量表取壓方式對檢定結(jié)果的影響及優(yōu)化措施
壓縮氣體流量表是根據(jù)卡門渦街原理研究生產(chǎn)的,主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動機械零件,因此可靠性高,維護量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。渦街流量計采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較先進、理想的測量儀器。
在特定的流動條件下,一部分流體動能會轉(zhuǎn)化為流體振動,其振動頻率與流速(流量)有確定的比例關(guān)系,依據(jù)這種原理工作的流量計稱為流體振動流量計。目前流體振動流量計有三類:渦街流量計、旋進(旋渦進動)流量計和射流流量計。渦街流量計具有以下一些特點:
①輸出為脈沖頻率,其頻率與被測流體的實際體積流量成正比,不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響;
②測量范圍寬,一般范圍度可達10:1以上;
③精確度為中上水平;
④無可動部件,可靠性高;
應(yīng)用范圍廣泛,可適用液體、氣體和蒸汽。在特定的流動條件下,一部分流體動能會轉(zhuǎn)化為流體振動,其振動頻率與流速(流量)有確定的比例關(guān)系,依據(jù)這種原理工作的流量計稱為流體振動流量計。
1、流量計工作原理及數(shù)據(jù)處理1.1壓縮氣體流量表的工作原理
圖1為壓縮氣體流量表的結(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)流體進入擴散段時,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動現(xiàn)象。該進動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)進動頻率,通過計算就可得到流量值,且所測流量值能在較寬的范圍內(nèi)獲得良好的線性度。流量計算式為:qv=f/K(1)
式中qv為體積流量,m3/s;f為旋渦頻率,Hz;K為流量儀表系數(shù),m-3。
壓縮氣體流量表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流量計檢定準(zhǔn)確度的影響,分別在流量計表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下進行了流量計檢定試驗。
1.2試驗數(shù)據(jù)處理
試驗采用的標(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)確度等級為0.3級,可以滿足一般準(zhǔn)確度等級為1.5級的壓縮氣體流量表的檢定要求,檢定依據(jù)為JJG?。保梗?mdash;1994速度式流量計檢定規(guī)程。試驗以不同廠家、不同口徑的壓縮氣體流量表為例,對采用表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓方式下
不同流量點的流量計誤差進行比較。
以使用廣泛的DN100B壓縮氣體流量表為例,系統(tǒng)運行時間為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檢定試驗數(shù)據(jù)分別如表1、2所示。
由表1、2得到DN100B壓縮氣體流量表在兩種取壓方式下的流量計相對誤差曲線如圖2所示。
以某公司生產(chǎn)的TDS200BT壓縮氣體流量表為
例,系統(tǒng)運行時間為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檢定試驗數(shù)據(jù)分別如表3、4所示。兩種取壓方式下的流量計相對誤差曲線如圖3所示。
表1~4中的儀表系數(shù)計算方法參見JJG?。保梗?mdash;1994速度式流量計檢定規(guī)程。流量計相對誤差的計算公式為:
式中E為流量計相對誤差,%;Ki為檢定過程中計算得出的儀表系數(shù),m-3;K0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:壓縮氣體流量表型號一定的情況下,用表體取壓孔取壓方式檢定流量計時流量計的線性度較好,用管道取壓孔取壓方式檢定流量計時流量計的線性度較差;流量測點相同的情況下,表體取壓孔取壓檢定方式的流量計誤差較小,管道取壓孔取壓檢定方式的流量計誤差較大;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2 900m3/h時兩者相差近6.2%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了流量計的準(zhǔn)確度等級。所以,在壓縮氣體流量表的檢定過程中,應(yīng)避免在流量計表體取壓孔以外的地方取壓進行檢定。
3、流量計使用改進措施
綜上所述,壓縮氣體流量表在檢定過程中,管道取壓孔取壓方式對流量計檢定結(jié)果的影響較大。為了保證壓縮氣體流量表檢定工作的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和公正性,避免由于流量計表體取壓孔堵塞而導(dǎo)致檢定員在管道取壓孔取壓對流量計進行檢定,提出以下改進措施。
1)建議壓縮氣體流量表生產(chǎn)廠家在不影響流量計性能的前提下,適當(dāng)改進流量計的結(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)場可在壓縮氣體流量表前端安裝過濾裝置,將雜物濾除掉。
3)壓縮氣體流量表出廠時將取壓孔外部螺絲涂抹潤滑油,同時將取壓孔內(nèi)部用橡皮塞堵上,防止雜物堵塞和取壓孔生銹。
4)壓縮氣體流量表檢定過程中,如果點流量變化較大,而流量計壓力變化不明顯時,檢定系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置取壓無效報警,以提示檢定人員采取相應(yīng)補救措施。