在人們印象中電磁流量計(jì)受迎流流速分布廓形響較小,從而對(duì)前置直管長(zhǎng)度等安裝要求相對(duì)較低。這是由于上世紀(jì)50~60年代電磁流量計(jì)發(fā)展初期,較小口徑流量傳感器測(cè)量管長(zhǎng)度較長(zhǎng),本身就已起到將畸變流動(dòng)狀態(tài)調(diào)整為充分發(fā)展,因此初期也就不提前置直管段長(zhǎng)度的要求,且初期儀表 度較低,基本誤差普遍為±(1.5~2.5)%Fs(滿度值),即使有流動(dòng)畸變響亦僅為基本誤差的幾分之,問(wèn)題并不凸顯。
分體式電磁流量計(jì)
隨著電磁流量計(jì)的發(fā)展,口徑從中小發(fā)展到1m以上內(nèi)生產(chǎn)已有達(dá)到3m,同時(shí)流量傳感器的設(shè)計(jì)優(yōu)化,日趨輕巧小型化。使當(dāng)前電磁流量傳感器與管道連接面間長(zhǎng)度僅為口徑(D)的1.25-2.5倍, 度普遍提,基本誤差為±0.5%R(測(cè)量值),于是人們感到要規(guī)定設(shè)置前直管段長(zhǎng)度的需要。際標(biāo)準(zhǔn)化組織1991年頒布IS09104《封閉管道液體流量測(cè)量—液體電磁流量計(jì)的性能評(píng)定方法》中規(guī)定:作流量校準(zhǔn)時(shí)連接流量計(jì)管道內(nèi)徑不得小于流量傳感器內(nèi)徑,不得大于傳感器內(nèi)徑的3%;安裝在傳感器電軸中心離任何上游擾動(dòng)少10D后和下游擾動(dòng)5D前的直管段中,在使用安裝時(shí)各儀表制造廠也普遍規(guī)定與上游擾動(dòng)件相距≥5D的要求。
近年用標(biāo)準(zhǔn)表法實(shí)流校準(zhǔn)流量?jī)x表盛行,而很多水流量校準(zhǔn)裝置用 度電磁流量計(jì)作標(biāo)準(zhǔn)表,其 度等通常為0.5,也有達(dá)0.2~0.3。用作標(biāo)準(zhǔn)表的電磁流量計(jì)安裝要求則為嚴(yán)格,不能按般使用電磁流量計(jì)安裝要求對(duì)待之。某些儀表制造廠對(duì)于0.3 度的儀表甚規(guī)定流量傳感器前后各接裝段直管,組合起后校準(zhǔn),若經(jīng)拆卸重裝,必須重新校準(zhǔn)。
安裝不完善對(duì)測(cè)量值響幾許?英Cardiff工程學(xué)院C.J.Bates就電磁流量計(jì)管道安裝偏心和接口臺(tái)肩對(duì)流量測(cè)量值的響以及流速分布和流動(dòng)波動(dòng)狀況作了研究發(fā)表于《Flow Measurement and lnstrumentation》(1999:79~89),本文簡(jiǎn)要闡述研究實(shí)驗(yàn)概況,以及前兩實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和討論。
二 實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)對(duì)象是Danfoss公司口徑50mm的電磁流量計(jì),其進(jìn)口連接有三組管道,內(nèi)徑分別是50mm、55mm和45mm,其中55mm和45mm形成的進(jìn)口臺(tái)肩,已過(guò)ISO9104的規(guī)定,連接管內(nèi)徑分別大于或小于流量傳感器內(nèi)徑10%。流量傳感器測(cè)量管接上連接管道,其中心線與管道中心線分別為同心、垂直和水平兩種偏心,偏心3mm(儀表內(nèi)徑的6%)。電磁流量計(jì)是在定型儀表加長(zhǎng)測(cè)量管改裝而成的,在測(cè)量管兩端水平與垂直方向各開(kāi)兩個(gè)30mm×3mm窺察窗,以便用激光多普勒測(cè)速儀測(cè)量流速分布。測(cè)量管橡膠襯里進(jìn)口有半徑7.5mm圓弧過(guò)渡。
流量實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)如圖1所示,兩臺(tái)同口徑傳遞標(biāo)準(zhǔn)(Transfer Standard)流量計(jì)(5)置于待校流量計(jì)(3)下游,它們的電中心線均處于水平的姿勢(shì)。水從恒水頭位容器(1)流經(jīng)管徑變換段(2)、各流量計(jì)和控制閥組(7)進(jìn)入下位容器(8)。滿度流量(Qmax)時(shí)流速約為1.8m/s,雷諾數(shù)(Re)約為79000,5個(gè)測(cè)量點(diǎn)的參數(shù)見(jiàn)表, 小測(cè)量點(diǎn)Re剛過(guò)流態(tài)變化過(guò)渡區(qū)。
5個(gè)測(cè)量點(diǎn)的參數(shù)表
測(cè)量點(diǎn) 流量/% 流速/ms-1 Re
1 5.63 0.1013 4443
2 16.9 0.30499 13377
3 25.7 0.46228 20275
4 66.4 1.1955 52436
5 100 1.799 78924
在不同流量時(shí)連接管偏心的誤差變化見(jiàn)圖2,流量傳感器進(jìn)口臺(tái)肩的誤差變化見(jiàn)圖3,接管偏心和接口臺(tái)肩同時(shí)存在的復(fù)合條件下誤差變化見(jiàn)圖4。
三 討論
(1)偏心對(duì)流量測(cè)量值的響
接管水平偏心破壞了測(cè)量管內(nèi)流速分布對(duì)電中心線的上下對(duì)稱性。若如圖4a所示部分遮蓋進(jìn)口,使下半部分流速相對(duì)變緩,上半部分相對(duì)變快。若如圖4右所示垂直偏心,部分遮蓋右邊進(jìn)口使右邊流速相對(duì)變緩,左邊相對(duì)變快。從圖2連接管內(nèi)徑與流量傳感器測(cè)量管相同時(shí),偏心與同心相比誤差正向變化,水平偏心時(shí)變化為+(0.1~0.15)%,垂直偏心時(shí)誤差變化較大,為+(0.45~0.6)%。
(2)接口臺(tái)肩對(duì)流量測(cè)量值的響
進(jìn)口連接管內(nèi)徑小于流量傳感器測(cè)量管內(nèi)徑時(shí),成為突擴(kuò)管。液體進(jìn)入測(cè)量管如圖5所示形成股流束,被分界面與其余部分介質(zhì)分開(kāi),它分散并旋卷成強(qiáng)烈旋渦,成為旋渦渦流。隨著流向下游旋渦逐漸消失,流束擴(kuò)展到整個(gè)截面。若電位置在旋渦渦流區(qū)內(nèi),就要響流量測(cè)量值。
連接管內(nèi)徑大于測(cè)量管內(nèi)徑時(shí)形成突縮管,液體進(jìn)入測(cè)量管就產(chǎn)生縮(Vena Contracta),如圖6所示C-C位置前后段距離,靠壁處產(chǎn)生旋渦,響主流流動(dòng),再向下流旋渦逐漸消失,流束擴(kuò)展到整個(gè)截面。若電處于渦流區(qū),也會(huì)響流量測(cè)量值。
從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(圖3)可以看出,突擴(kuò)管和突縮管流量在≈0.66Qmax以上時(shí),與無(wú)臺(tái)肩相比響量為正向+(0.1~0 2)%;流量小于≈0.25Qmax時(shí),突縮管響量為正向+(0.1~0.25)%,突擴(kuò)管響量為負(fù)向-(0.2~0.3)%。
(3)偏心和臺(tái)肩共存復(fù)合條件對(duì)流量測(cè)量值的響
圖4a所示是在接口有臺(tái)肩,接管有水平偏心的測(cè)量誤差,突然擴(kuò)大呈負(fù)向誤差變化,流量在0.17Qmax以上時(shí)變化在-0.2%以內(nèi);突然收縮也呈負(fù)向變化,但變化較大,流量在0.17Qmax以上時(shí)為-(0.6~1)%。圖4b是在接口有臺(tái)肩,接管有垂直偏心的測(cè)量誤差,突然擴(kuò)大向正向變化,流量在≈0.17Qmax以上時(shí)變化為+(0.3~0.4)%;突然收縮向負(fù)向變化,流量在0.17Qmax以上時(shí)為-(0.3~0.5)%。
(4)本文轉(zhuǎn)述了定型號(hào)
電磁流量計(jì)受接管偏心和接口臺(tái)肩對(duì)流量測(cè)量值的響,具有普遍意義。然而因各型號(hào)儀表在設(shè)計(jì)上(如測(cè)量管長(zhǎng)度、磁場(chǎng)分布等)的差異,對(duì)上述響的敏感性并不致,響量也不同,但其趨向是致的。
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