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插入式流量计的校验方法

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插入式流量计的校验方法
点击次数: 发布时间:2016-05-31
点流型插入式流量传感器的测量头从本质上来说是一流速传感器,它的输出信号实际上与插入点的流速成一定比例关系。所以,点流型插入式流量计的校验方法有流速计法和流量计法两种。

1、流速计法

所谓流速计法,是仅仅校验点流型插入式流量传感器的测量头,把测量头作为一台流速计来校验的方法。对于频率输出型测量头(如插入式涡轮和插入式涡街流量计),首先在校验装置上测得测量头的仪表系数Ko(流速仪表系数,单位为1/m),然后再根据应用现场的流体及管道条件确定速度分布系数,阻塞系数,干扰系数和管道横截面面积推算流量计的仪表系数K(流量仪表系数,单位为1/m3)。
流速计法有许多优点,应该是点流型插入式流量计校验的主要方法,应普遍推广使用。
1)它仅需校验几种有限规格的测量头(一般仅2-3种口径),且为中小口径(一般小于80mm).校验设备易解决,日常校验费用低廉,可从根本上解决大口径流量仪表在校验设备和校验费用上的难题。
2)流速计法各修正系数有丰富的参考资料,虽然目前还存在一些难题,但国内外的流量测量及流体力学工作者正在努力解决,而且是富有成果的。
3)在长期校验资料的积累下有望实现标准化(即只要测量头几何参数相同或相似,就可确定其仪表系数而无需逐台校准)。

2、流速计法校验设备和校验方法

(1)液体 对于液体.流速仪表系数的校验设备为直线水槽,它包括水槽和测量车,如图11-5所示。为了能保证大流速校验时有足够的测量时间,水槽槽体的尺寸应满足:
插入式流量计流速计法校验设备和校验方法图
水槽测量段长度不小于60m;
水槽测量段宽度不小于1.8m;
水槽测量段深度不小于1.5m.
测量车车速范围为0.035一3.5m/s连续控制可调;车速测量误差不大于±0.01 m/s。
校验方法为:将流量计测量头牢固地固定在测量车上,测量车在水槽两侧的轨道上移动,测量车的移动速度就代表水流标准流速,变化各种车速求得流速与仪表信号的关系,从而确定测量头的流速仪表系数。
(2)气体 对于气体,流速仪表系数的校验设备为低速风洞,它主要由收缩段、试验段、扩散段和驱动装置(风扇)等组成,如图11-6所示。
插入式流量计校验方法图
将被校验的测量头固定在风洞试验段上,风扇产生一定流速的气流吹过被检测量头,气流的标准流速一般用皮托管测量确定,改变气流流速求得流速与仪表输出信号之间的关系,从而确定测量头的流速仪表系数。
如果流量计生产厂家不具备直线明槽和低速风洞,也可以用圆管流量标准装置进行测量头的校验,但是必须确定圆管流量标准装置试验段的速度分布系数和阻塞系数。

3、流量计法

流量计法是对整个插入式流量传感器,包括测量头、插入杆、插入机构、转换器和测量管道进行校验,即把插入式流量计看成一台满管式流量计在流量标准装置上标定求得仪表系数。所以其校验设备和方法和校验满管式流最计完全一样。这里不再介绍。

4、流速计法和流量计法的比较

1)首先,从上面的分析可以看出,流量计法是一直观、简便的方法。而且在现场使用条件(主要是管道内的流速分布)与实验室条件相符合时,流量计法可以获得很高的测量精确度。如果按照我国大口径水流量标准装置精确度为±0.2%一±0.5%,则仪表的测量精确度可达±0.5%一±1%。而流速计法在得到测量头的流速仪表系数后,还要进行速度分布系数、阻塞系数和干扰系数的修正.而且目前要高精度地估计这些系数是有困难的,所以使得流速计法校验得到的仪表测量精度要低于流量计法。一般,用流速计法校验,测量头的精确度可优于±1%,而整套流量计的测量精度为±2.5%一±4%。
2)流速计法的最大优点就是仅须对测量头的仪表系数进行实流标定,而测量头的校验设备可以是中小型的,无须建造大型流量标准装置,因此,无论是校验装置的建造费用还是仪表的日常标定费用都比较低廉。采用流速计法校验的插入式流量计是各种大口径流量计中生产成本和运行费用最低廉的流量计。而用流量计法校验插入式流量仪表,会使仪表的生产成本变得很高,对有些大口径仪表目前甚至无法校验。
3)尽管流量计法校验无须了解管内流速分布,但显然流速分布的变化会使流量计法标定的仪表系数偏离实际的仪表系数。造成现场使用时管内流速分布变化的因素是很多的,如现场直管段长度不足而造成阻流件后流场畸变;由于现场流体介质的积垢、腐蚀等原因引起的管壁粗糙度变化造成的流场变化;管道尺寸及形状的偏差等等,使得实验室标定得到的仪表系数与现场实际仪表系数发生偏离是难以避免的。所以,要保持实验室标定的仪表精度,在现场使用时还应严格控制现场使用条件。
4)流速计法校验的仪表精度主要取决于几个修正系数,其中最主要的是流速分布系数a。管内流速分布是流体力学学科的一个专题,目前已积累很丰富的资料,但由于现场使用条件极为复杂,要定量确定流速分布系数的误差还比较困难。所以,在流速分布系数上,流量测量和流体力学工作者仍有大量工作要做。阻塞系数与传感器的具体结构有关,应该是仪表生产厂家的任务。要得到高精度的阻塞系数数据,应建立在大最实验的基础上。
干扰系数是流速计法和流量计法所共有的修正系数,它是全部修正系数中变化最复杂,也是现场应用中最迫切需要解决的一个系数。国内学者已做了部分试验,得到几种典型阻流件的干扰系数如表11-3所示,使用时可参考,更详细的数据有待进一步试验研究。
插入式流量计干扰系数对照表

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