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9.1渦街流量計工況變化和旋渦發生體狀況變化對顯示示值的影響

9.1.1流體溫度變化對渦街流量計的影響

(1)流體溫度變化對渦街流量計流量系數產生影響的原因    流體溫度變化后,其密度相應變化,因而給差壓式流量計以及速度式流量計的質量流量測量帶來誤差,可以通過密度補償來解決,這在本書的第3章已作了介紹。除此之外,流體溫度變化還引起流量計測量部分幾何尺寸變化,并因此而引入誤差。

   溫度引起金屬材料幾何尺寸變化,一般約為10-5-1,但當流量計被用來測量蒸汽流量時,由于可能的溫度變化大,所引起的影響就很可觀,一般都需另作修正。

  渦街流量計的測量原理如圖8.4所示,流量系數同流體溫度的關系如式(9.1)和表9.1所示。流量系數受流體溫度的影響由兩個部分組成,一是由發生體寬度 變化引起,另一個是由管道內徑D變化引起。從式(8.5)中可看出, 成反比,流體溫度升高后, 增大, 成反比地減小,所以示值偏低;K與D2成反比,流體溫度升高后,D增大,發生體兩邊的流通截面積增大,K相應減小,流量示值偏低。有些儀表制造商根據自己的產品所用的材質提供了流量系數隨流體溫度變化的關系,如YF100系列為

                  (9.1)

 式中     ——流體溫度為 時的流量系數,P/L(1P=0.1Pa·s);

          * ——流體溫度為 時的平均流量系數,P/L;

          * ——工作溫度, ℃;

           * ——校準溫度,常取15℃。

   8800C型渦街流量計也可根據用戶輸入的介質溫度對K系數進行自動修正,表9.1給出了介質溫度與參考溫度(25℃)每相差50℃K系數變化的百分比(對于直接脈沖)。

表9.1   8800C型儀表的介質溫度影響

材料

每50℃K系數變化的百分比/%

材料

每50℃K系數變化的百分比/%

316L <25℃

316L <25℃

+0.20

-0.24

哈氏合金C <25℃

哈氏合金C >25℃

+0.20

-0.20

(2)重新計算Kt     實際使用的流體溫度往往同設計時預計的流體溫度有明顯的差異,例如有的熱網在設計時所有用戶的蒸汽計量表都按 ℃的過熱蒸汽計算,系統投運后發現,有1/3的遠離熱源廠的用戶蒸汽已進入飽和狀態,其蒸汽壓力以0.7MPa(表壓)計,相應的溫度按170℃計,則按式(9.1)計算溫度變化引入的誤差為

                 

式中        ——按設計條件計算的流量系數,P/L;

* ——按實際溫度計算的流量系數,P/L。

顯然,由此引入的誤差是可觀的。

解決這一問題的辦法是按照流體的實際溫度重新計算流量系數。如果計量數據用于貿易結算,可能還要編寫計算書并履行結算雙方確認的手續。

9.1.2 發生體迎流面堆積產生的影響

  如果被測流體中存在黏性顆;驃A雜較多纖維物質,則可能會逐漸堆積在旋渦發生體迎流面上,使其幾何形狀和尺寸發生變化,因而流量系數也相應變化(見圖9.1)。據日本Oval公司工作人員著文透露模擬試驗結果,在該公司三角柱發生體端的堆積物厚度 為0.01D的附加誤差為-2%; 為0.02D時,附加誤差為-3.4%[8,9]。

                

                      圖9.1  發生體迎流面堆積及影響

9.1.3   發生體銳緣磨損產生的影響

渦街流量計旋渦發生體的迎流面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K對邊緣的銳利度的變化不像孔板流量計那樣敏感,但由于幾何形狀和尺寸發生了變化,也會引氣流量系數的變化。橫河公司對旋渦發生體銳緣變鈍同標準孔板銳緣變鈍對流量系數的影響做過測試,發現在相同的圓弧半徑的情況下,渦街流量計流量系數的相對變化率比孔板流量系數的相對變化率小得多[2],其相互關系如圖9.2所示。

 從圖9.2可清楚地看出,隨著銳緣半徑 地增大,孔板的流量系數和渦街流量計的流量系數都相應增大,但因流量系數的定義不相同,對流量測量誤差的影響卻相反。其中孔板流量系數的增大卻使流量示值成正比地增大。

         

                      圖9.2  銳緣磨損及其影響

選擇耐磨性優良的材質制造發生體,是改善磨損的積極方法。一旦發現磨損,應對儀表的流量系數重新標定,當磨損嚴重,流量系數變化太大時。應考慮更換發生體。

9.1.4 管道內徑引入的誤差

  與渦街流量計連接的管道,其內徑與渦街流量計測量管內徑完全一致的情況并不很多,尤其是大家喜歡使用的進口渦街流量計和引進技術生產的渦街流量計。因為外國的無縫鋼管管徑標準與中國標準不一致,例如名義管徑6 的無縫鋼管,國外標準為外徑176mm,而中國為159mm,相差較多。另一個原因是名義管徑標準相同的無縫鋼管,由于壁厚規格差別大,內徑也產生較大差異。

在實流標定中發現,管道內徑等于或略大于渦街流量計測量管內徑時,流量示值穩定,流量系數正常。但若管道內徑小于測量管內徑時,流量示值出現強烈的噪聲,這是因為流體流過截面積突變的管段時產生二次流所致,如圖9.3(a)所示。在管徑大于測量管內徑時,也有二次流產生,但因二次流存在的部位在測量管之外,對儀表示值影響不明顯,如圖9.3(b)所示。

             

        (a)                                        (b)

                 圖9.3  流通截面積突變引發二次流

當管道內徑小于測量管內徑(3%以內)時,雖然不會對儀表本身所固有的流量系數產生影響,但因流通截面積突變引起表現流速變化而可能產生附加測量誤差。這時可通過修正流量系數Km來補償,其修正系數FD的表達式為[1]

             FD 2

式中    ——測量管實際內徑;

        ——管道實際內徑。

經過修正的流量系數

                                  (9.2)

 

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