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淺析智能渦街蒸汽流量計結構設計及發(fā)生體標定要求

點擊次數(shù):1787 發(fā)布時間:2021-01-07 15:39:39
智能渦街蒸汽流量計是20世紀70年代發(fā)展起來的一種新型的流量儀表。智能渦街蒸汽流量計是一種流量測量儀器,主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的測量,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)影響。因為許多優(yōu)點,受到用戶的歡迎,發(fā)展較快,應用不斷擴大。**小編主要來介紹一下智能渦街蒸汽流量計功能及特點,希望可以幫助用戶更好的應用產(chǎn)品。一臺完整的智能渦街蒸汽流量計應由表體、發(fā)聲體、檢測元件和信號轉換等組成。 本文通過介紹智能渦街蒸汽流量計旋渦發(fā)生體的設計、性能及在干標定中的應用,使大家更加了解旋渦發(fā)聲體,有利于提高智能渦街蒸汽流量計更好的應用。
通過以上兩個公式可以看出儀表系數(shù)k與以下因素有關:
(1) St數(shù)只與發(fā)生體形狀和雷諾數(shù)有關。流體雷諾數(shù)在2×104——7×106 范圍內(nèi),St可視為常數(shù)。
(2)發(fā)生體和測量管的幾何尺寸有關。
可以看出,智能渦街蒸汽流量計測量準確的前提是必須保證旋渦發(fā)生體的特征寬度(迎流寬度)d不變,下面我們的重點討論一下發(fā)生體的性能、作用及應用等。
一、旋渦發(fā)生體的性能
用于產(chǎn)生渦街流動的非流線型柱體稱為旋渦發(fā)生體,它是產(chǎn)生渦街的核心部件。它的主要功能就是在三維的管流場中,迫使旋渦在其軸間產(chǎn)生同步分離,把三維的管流變成二維的旋渦流。智能渦街蒸汽流量計的流量特性(儀表系數(shù)、線性度、范圍度)和阻力特性都與發(fā)生體的形狀與幾何參數(shù)密切相關。大量實踐證明,一種性能優(yōu)良的發(fā)生體應滿足以下幾方面要求:
1、應有較陡斷(鈍)的截面形狀,具有這種形狀的非流線型柱體,是產(chǎn)生旋渦分離的條件。
2、柱體的兩側具有明顯的棱邊,能控制旋渦在發(fā)生體的軸線方向上同步分離,并在較寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi),保持旋渦分離點穩(wěn)定,這是保持斯特勞哈爾數(shù)St恒定的必要條件。
3、它是一根均勻的柱狀體,在柱體的軸線方向上所有的橫截面形狀是相同的,均勻的,對稱的,這是把三維管流轉變成二維的旋渦流的條件。
二、旋渦發(fā)生體狀況發(fā)生變化而引入的測量誤差
1、發(fā)生體銳緣磨損產(chǎn)生的影響
智能渦街蒸汽流量計旋渦發(fā)生體的迎流向的兩條棱邊正常情況下是銳利的,但若被測流體中含有固形物,則銳緣很容易被磨損而變成圓弧,雖然流量系數(shù)K對邊緣的銳利度變化不像孔板流量計那樣敏感,但由于幾何形狀和尺寸發(fā)生了變化,也會引起流量系數(shù)的變化,橫河公司對旋渦發(fā)生體銳緣變鈍對流量系數(shù)的影響做過測試,隨著銳緣半徑的增大,K系數(shù)不斷增大,流量示值成正比增加。所以選擇耐磨性優(yōu)良的材質(zhì)制造發(fā)生體,是改善磨損的積*方法。
2、流體溫度變化對發(fā)生體的影響
當溫度變化時,溫度引起金屬材料幾何尺寸發(fā)生變化,包括表體、發(fā)生體等(特別是測量蒸汽流量時)。由于可能的溫度變化大,所引起的影響是很可觀的,一般需要修正。
3、發(fā)生體迎流向堆積產(chǎn)生的影響
當被測流體中存在黏性顆?;驃A雜較多纖維狀物質(zhì),則可能會逐漸堆積在旋渦發(fā)生體迎流面上,使其幾何形狀和尺寸發(fā)生變化,因而流量系數(shù)也相應變化,據(jù)日本OVal公司工作人員著文透露模擬試驗結果。在該公司三角柱發(fā)生體端的堆積物厚度為0.01D時,附加誤差為 -2%,為0.02D時,附加誤差為-3.4%。
三、旋渦發(fā)生體是干標定的核心部件
智能渦街蒸汽流量計實流標定會給儀表的生產(chǎn)企業(yè)和用戶帶來巨大的工作量和經(jīng)濟上、能源上的耗費。長期以來,人們期望用一種“干標定”方法來替代繁瑣的實流標定,根據(jù)智能渦街蒸汽流量計的特點,實現(xiàn)干標定是非常可能的必然的,因為渦街具有以下三個關鍵原因:
(1)智能渦街蒸汽流量計無可動的部件,穩(wěn)定性和可靠性較高,是干標定儀表的必備條件。
(2)干標定的核心部件——發(fā)生體的幾何形狀簡單,經(jīng)多年的應用,逐步趨向性能優(yōu)良的少數(shù)幾何發(fā)生體。
(3)對渦街流量的儀表系數(shù)K的影響量主要是發(fā)生體的幾何參數(shù)與被測介質(zhì)物理性質(zhì)無關。
所以,很多**都在研究智能渦街蒸汽流量計的干標定,其中日本取得了一些進展,在日本工業(yè)標準(JISI8766:2002)中寫了有關智能渦街蒸汽流量計干標定內(nèi)容,確定的標準發(fā)生體是公認性能較好的三角柱形發(fā)生體,制定了標準發(fā)生體具體尺寸參數(shù)(略),下面我們對發(fā)生體加工、裝配中產(chǎn)生誤差進行探討,誤差來源主要來源為偏角,對稱度、底部縫隙影響三個方面,通過試驗對他們提出限定范圍,以適應于標定的要求。
(1)偏角是發(fā)生體流動方向的軸線與測量管軸線間的夾角,通過在水流試驗中得出數(shù)據(jù)是偏角達到8時,K系數(shù)變化達到6.6%-8.24%。在空氣和水中試驗結果大體相同,即偏角必須控制在2以內(nèi)。
(2)發(fā)生體底部縫隙是指旋渦發(fā)生體底部圓弧與表體測量管內(nèi)壁之間的距離,理想的縫隙為無窮小,但不為零,實際上是做不到的。試驗中發(fā)現(xiàn)縫隙的大小不僅影響儀表系數(shù)和線性度,當縫隙較大時,甚至使旋渦不能穩(wěn)定分離,渦街信號不穩(wěn)定,噪聲很大,經(jīng)過試驗確定縫隙大小應控制在(0.02+0.01)mm范圍內(nèi)。
(3)對稱度即發(fā)生體的中心軸線偏離測量管中心線的距離。造成發(fā)生體不對稱的原因是發(fā)生體加工不對稱和表體加工的不對稱,不對稱度對儀表性能的影響主要表現(xiàn)在高流速區(qū)域。通過試驗確定發(fā)生體的不對稱度應控制在 0.15mm之內(nèi)。
通過以上對發(fā)生體的簡單論述,我們了解到智能渦街蒸汽流量計準確度的保證,發(fā)生體是個關鍵原因,只有加工精密,應用合理才能保證智能渦街蒸汽流量計的準確可靠,為我們提供準確的計量數(shù)據(jù)。

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