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渦輪流量計干擾問題的試驗與解決辦法

一、研究目的

為評估節流件干擾對流量計的影響,我們模擬各種現場安裝條件,通過試驗確認渦輪流量計設計要求,為更好選用渦輪流量計提供幫助。

二、試驗方案

1. 前期準備:準備試驗樣機和設備,調試試驗用氣體流量標準裝置,預備各類節流件,如不同長度的直管段(0D、2D、10D、20D) 、彎頭、三通、變徑、閥門、過濾器等。

2. 試驗樣機:DN80 氣體渦輪流量計,2 臺,準確度等級 1.5 級,流量范圍(8~160)m 3 /h。

3. 試驗設備:標準表法氣體流量標準裝置;裝置不確定度 U rel =0.3%(k=2) ,流量范圍:(5~4000)m 3 /h。

4. 試驗方法:利用標準表法氣體流量標準裝置進行初始計量特性測試,然后進行各類后續干擾測試,流量點 q min 、0.2q max 、0.4q max 、0.7q max 和 q max ,測試次數 3 次。

5. 試驗依據:GB/T18940-2003《封閉管道中氣體流量的測量 渦輪流量計》、GB/T28848-2012《智能氣體流量計》、GB/T32201-2015《氣體流量計》、JJG1037-2008《渦輪流量計檢定規程》。

6.試驗項目:根據GB/T28848-2012附錄E要求,流量干擾試驗可分為輕度干擾影響試驗和嚴重干擾影響試驗,測試流量點增加為 5 個點。

(1)輕度干擾影響試驗:包括前直管段不足、前后彎管、收縮和擴張管徑直連等。

(2)嚴重干擾影響試驗:包括過濾器、調壓器或其他節流裝置直連表具、半開閥門等。

三、試驗過程

1. 初始計量特性測試

根據 GB/T18940-2003 附錄 E 的要求,樣機表體取壓,在標準表法流量標準裝置上選取 5 個流量點對樣機進行基本計量特性測試,每個流量點測試 3 次,記錄樣機壓力、儀表系數、示值誤差和重復性。

2. 輕度干擾影響試驗

初始計量特性測試結束后,在相同標準裝置上進行后續干擾試驗,試驗方法與初始計量特性測試完全相同,但需要分別設置各種干擾節流件。

(1)前直管段影響:流量計前連接不同長度直管段(0D、2D、10D、20D),在相同流量點上進行測試,記錄樣機壓力、儀表系數、示值誤差和重復性。

(2)前后彎管影響:分別在流量計前端、后端、前后端連接同管徑彎管(平面彎頭、立體彎頭、三通),在相同流量點上進行測試,記錄樣機壓力、儀表系數、示值誤差和重復性。

(3)前后變徑影響:分別在流量計前端、后端、前后端連接變徑(縮徑、擴徑),在相同流量點上進行測試,記錄樣機壓力、儀表系統、示值誤差和重復性。

3.嚴重干擾影響試驗

(1)過濾器影響:流量計前直接安裝過濾器,在相同流量點上進行測試,記錄樣機壓力、儀表系數、示值誤差和重復性。

(2)半開閥門影響:流量計前直接安裝閥門,半開閥門,在相同流量點上進行測試,記錄樣機壓力、儀表系數、示值誤差和重復性。

四、數據分析

GB/T32201-2015 之 5.13.3 規定,對于準確度易受流體擾動影響的流量計,由流體擾動引起的誤差變化不應超過***大允許誤差的三分之一,如果此類流量計對安裝管段有要求,以改善流體擾動影20190322100501.jpg渦輪流量計干擾影響試驗儀表系數特性曲線響,流量計上應有相應的標識,且流量計只能安裝在經實驗驗證準確度等級能滿足計量性能要求的管段中。

 

對于準確度等級受流體擾動影響的流量計,應按 GB/T32201-2015 之附錄 C的規定進行試驗,根據實際情況,我們把半開閥門和前端直連過濾器視企業微信截圖_20190322100501.jpg渦輪流量計干擾影響試驗儀表系數特性曲線為嚴重流體擾動,其他視為輕微流體擾動。鑒于渦輪流量計口徑較多,且屬于相似設計,故試驗表選用常規的 DN80G100 規格渦輪流量計,其他規格根據需要再進行試驗。

檢定過程中數據處理采用 JJG1037-2008 進行。

1.示值誤差

試驗儀表 DN80G100 渦輪流量計,儀表編號131222006。檢定結果如表 1和圖1 所示。

2. 儀表系數

試驗儀表 DN80G100 渦輪流量計,儀表編號131222006。檢定結果如表 2 和圖 2 所示。按照 GB/T32201-2015 的要求,本試驗表在輕微擾動影響試驗中,直管段影響不存在,示值誤差變化量均未超過 0.5%,符合要求。彎頭、三通、擴管對小流量的影響超過 1.0%,不符合要求。在嚴重干擾試驗中,半開閥門影響***大,每個流量點的影響量均超過標準要求。

3.示值誤差

試驗儀表 DN80G100 渦輪流量計,儀表編號131222028。檢定結果如表 3 和圖 3 所示。

4. 儀表系數

試驗儀表 DN80G100 渦輪流量計,儀表編號渦輪流量計干擾影響試驗示值誤差曲線渦輪流量計干擾影響試驗示值誤差曲線20190322100548渦輪流量計干擾影響試驗儀表系數特性曲線131222028。檢定結果如表 4 和圖 4 所示。

可以看出,本試驗表在輕微擾動影響試驗中,直管段影響不存在,示值誤差變化量均未超過 0.5%,符合要求。部分彎頭、縮管對小流量的影響超過1.0%,不符合要求。

在嚴重干擾試驗中,半開閥門影響***大,每個流量點的影響量均超過標準要求。

五、試驗結論

根據試驗結果可以看出,渦輪流量計對于輕微擾動存在部分影響,對于嚴重干擾中的半開閥門影響***大,且屬于負偏差,不符合標準要求。目前大多數渦輪流量計設計表前整流器,對于上游直管段要求可以大大降低,按照使用說明書要求的前 2DN,后1DN 即可滿足要求,但對于其他輕微擾動節流件則存在隨機性影響。因此,在儀表選用設計時,還是要避免組合節流件產生的影響,為此可能需要適當延長直管段長度;對于閥門和過濾器,建議上游安裝時遠離流量計,至少10DN 以上,閥門***好安裝在流量計下游。

鑒于試驗表數量較少,建議增加試驗儀表數量和品種,如增加超聲波流量計、腰輪流量計等。試驗節流件需要按照標準要求進行加工制作,使試驗更加充分,數據更加翔實,結果更加具有說服力,借鑒意義更強。

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