摘要:蒸汽貿(mào)易結(jié)算計(jì)量器具中,渦街流量計(jì)已得到廣泛的應(yīng)用,目前國(guó)內(nèi)對(duì)渦街流量計(jì)的檢定介質(zhì)通常為空氣,不可避免地對(duì)檢定結(jié)果有-定的影響。通過(guò)對(duì)渦街流量計(jì)蒸汽標(biāo)定和空氣標(biāo)定的對(duì)比試驗(yàn),初步得到了在不同檢定介質(zhì)下標(biāo)定后檢定數(shù)據(jù)的差別。
1引言
蒸汽作為工作流體和熱傳導(dǎo)的介質(zhì),已廣泛應(yīng)用于集中供熱、電廠的動(dòng)力源和石化等生產(chǎn)工藝過(guò)程中的熱源、加濕源等。而在蒸汽貿(mào)易結(jié)算計(jì)量器具中，渦街流量計(jì)因其壓力損失小，量程范圍大,精度高而得到了廣泛應(yīng)用。隨著蒸汽節(jié)能越來(lái)越引起石化、電廠、集中供熱、食品、醫(yī)藥鋼鐵等行業(yè)的重視，渦街流量計(jì)在蒸汽標(biāo)定下和在空氣標(biāo)定下的差別,引起了相關(guān)企業(yè)的關(guān)注。通過(guò)試驗(yàn),初步探討了渦街流量計(jì)在蒸汽標(biāo)定和空氣標(biāo)定下的差別。
2渦街流量計(jì)的工作原理與分類(lèi)
2.1工作原理
把一個(gè)非流線型阻流體垂直插入管道中，隨著流體繞過(guò)阻流體流動(dòng),產(chǎn)生旋渦分離現(xiàn)象,形成有規(guī)則的旋渦列,左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反,見(jiàn)圖1,這種旋渦稱(chēng)為卡門(mén)渦街。根據(jù)卡門(mén)，這些渦列多數(shù)是不穩(wěn)定的，只有形成相互交替的內(nèi)旋的兩排渦列,且渦列寬度h與同列相鄰的兩旋渦的間距l(xiāng)之比滿足h/l=0.281(對(duì)圓柱形旋渦發(fā)生體)時(shí),這種渦列是穩(wěn)定的,稱(chēng)為卡門(mén)渦街。產(chǎn)生旋渦分離的阻流體稱(chēng)為旋渦發(fā)生體。渦街流量計(jì)是根據(jù)旋，渦脫離旋渦發(fā)生體的頻率與流量之間的關(guān)系來(lái)測(cè)量流量的儀表。
根據(jù)卡門(mén)渦街原理,旋渦頻率f與管內(nèi)平均流速U有如下關(guān)系:
式中,u1為旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,m/s;d為旋渦發(fā)生體特征寬度,m;Sr為斯特勞哈爾常數(shù),無(wú)量綱參數(shù);U為流經(jīng)流量計(jì)的流體平均流速,m/s;m為旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比,對(duì)于直徑為d的圓柱形旋渦發(fā)生體，m為
式中,D為管道內(nèi)徑,m。.
瞬時(shí)體積流量qv
式中,qv為通過(guò)流量計(jì)的體積流量,L/s;f為流量計(jì)輸出的信號(hào)頻率,Hz;K為渦街流量計(jì)儀表系數(shù),1/L。
2.2分類(lèi)
按傳感器連接方式分為法蘭型和夾裝型;按檢測(cè)方式分為熱敏式應(yīng)力式、電容式、應(yīng)變式、超聲式、振動(dòng)體式、光電式和光纖式等;按用途分為普通型、防爆型、高溫型、耐腐型、低溫型、插人式和汽車(chē)專(zhuān)用型等;按傳感器與轉(zhuǎn)換器組成分為--體型和分離型;按測(cè)量原理分為體積流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)。
3渦街流量計(jì)的標(biāo)定
3.1以空氣為檢定介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定
表1為采用以空氣為檢定介質(zhì)的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的參數(shù)信息。
3.1.1標(biāo)定前的準(zhǔn)備
通電預(yù)熱,按流量計(jì)說(shuō)明書(shū)中指定的方法檢查流量計(jì)參數(shù)的設(shè)置。流量計(jì)應(yīng)在可達(dá)到的最大檢定流量的70%~100%范圍內(nèi)運(yùn)行至少5min,待流體溫度、壓力和流量穩(wěn)定后,進(jìn)行示值誤差檢定。
3.1.2檢定流量點(diǎn)和檢定次數(shù)的控制
(1)檢定流量點(diǎn)應(yīng)包含:qmin90.4qmax和qmax;
(2)檢定過(guò)程中，每個(gè)流量點(diǎn)的每次實(shí)際檢定流量與設(shè)定流量的偏差不超過(guò)設(shè)定流量的±5%或不超過(guò)±1%qmax;
(3)每個(gè)流量點(diǎn)的檢定次數(shù)為6次。
3.1.3示值誤差的計(jì)算
流量計(jì)各檢定流量點(diǎn)的儀表系數(shù)K為
3.2以蒸汽為檢定介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定
表2為采用以蒸氣為檢定介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的參數(shù)信息。
為了進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn),本文以蒸汽為檢定介質(zhì).下進(jìn)行渦街流量計(jì)的標(biāo)定試驗(yàn)的標(biāo)定前的準(zhǔn)備、檢定流量點(diǎn)的設(shè)置和檢定次數(shù)的選擇均與以空氣為檢定介質(zhì)的標(biāo)定試驗(yàn)相同。
4數(shù)據(jù)比較
本次比對(duì)試驗(yàn)采用應(yīng)力式渦街流量計(jì),精度等級(jí)均為1.5級(jí)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)與比較見(jiàn)表3和表4,流量計(jì)精度等級(jí)系列見(jiàn)表5。
5結(jié)論
由表3和表4中的數(shù)據(jù)可以看出,無(wú)論是空氣標(biāo)定還是蒸汽標(biāo)定,該計(jì)量器具均符合JJG1029-2007《渦街流量計(jì)》(2]檢定規(guī)程中的要求。但是在不同檢定介質(zhì)下得出的儀表系數(shù)卻差別較大，差別為7.85%。國(guó)內(nèi)大多數(shù)檢定機(jī)構(gòu)所使用的氣體流量裝置檢定介質(zhì)為空氣,而對(duì)用于蒸汽貿(mào)易結(jié)算渦街流量計(jì)進(jìn)行檢定時(shí),因檢定介質(zhì)不同而引人的誤差是不能忽視的,建議相關(guān)用戶在使用前，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇不同的檢測(cè)部門(mén),進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定或者空氣標(biāo)定,盡可能地減少因檢定介質(zhì)和使用介質(zhì)不同而引入的誤差。如果可行的話,相關(guān)法定計(jì)量機(jī)構(gòu)部門(mén)]也可因此進(jìn)行立項(xiàng),流量計(jì)在不同的檢定介質(zhì)下得出來(lái)的數(shù)據(jù)是否有線性關(guān)系。
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