摘要：對V錐(zhuī)流量計 抗(kang)擾動特性(xing)有助于厘(lí)清V錐流量(liàng)計的計量(liàng)性能。将🌏成(cheng)套圓片型(xing)漩渦、圓片(piàn)型剖面擾(rao)動發生器(qì)，分别安裝(zhuang)在V錐流量(liàng)計上、下遊(you)0D、3D處的直管(guan)段上，進行(háng)擾動對V錐(zhuī)流量計測(cè)量性能影(ying)響的試驗(yan)。通過🐪分析(xi)得出了未(wèi)安裝與安(ān)裝擾動發(fā)生器時流(liú)量的相對(duì)誤差。結🌈果(guǒ)表明，上、下(xià)遊0D、3D處擾動(dòng)對V錐流量(liàng)計測量性(xing)能的影☀️響(xiang)明顯，在實(shí)際使用中(zhong)應引起足(zu)夠的重視(shi)。
0引言
　　爲了(le)降低流體(ti)擾動對差(cha)壓式流量(liang)計測量性(xing)能帶來的(de)影響，節💋流(liú)裝置的安(ān)裝使用應(ying)具備相應(ying)的管道條(tiao)件，上下遊(you)👅配置的直(zhí)管段長度(dù)須滿足相(xiang)關技🌍術要(yào)求。對于目(mu)前仍廣泛(fàn)使用♈的标(biāo)準孔闆來(lái)說，隻要按(àn)标準[1-2]設計(ji)、制造，前後(hou)直管段的(de)配管長度(dù)、内徑、圓度(du)等滿足規(gui)範要求，安(ān)裝使用前(qian)無需實流(liu)标定👨‍❤️‍👨就可(ke)估算其測(ce)量誤差。在(zai)各類技術(shù)交流及推(tui)💜介資料中(zhōng)，認爲V錐流(liú)量🌍計具有(you)流體自整(zhěng)👌流能力，抗(kàng)流動幹擾(rǎo)性能強，直(zhi)管段🧑🏽‍🤝‍🧑🏻要求(qiú)低的特點(diǎn)，提出前1D～3D、後(hou)0D～1D直管段，有(you)些甚至提(tí)出了不需(xū)要配置直(zhi)管段就可(kě)正常⛷️使用(yòng)。對于提出(chu)直管段上(shang)述要求的(de)合理性與(yu)科學❓性，由(you)于沒有擾(rao)動對V錐流(liu)量計測量(liang)性能的影(yǐng)響進行系(xì)統的研究(jiū)，使得配多(duo)長的直管(guǎn)段才合适(shì)沒有足夠(gòu)的實驗數(shu)據支撐，對(duì)此業界一(yī)直❓持有不(bu)同的🚶看法(fa)，急需通過(guo)實驗來獲(huò)得答案。V錐(zhui)🐕流量計是(shì)一種⭐差壓(yā)式流量儀(yí)表，雖然其(qi)結構具有(yǒu)一💚定的自(zì)整流能力(lì)，但其不對(duì)稱的取壓(yā)結構，錐體(tǐ)與管‼️道的(de)同軸度誤(wù)差，管道、錐(zhui)體圓度和(hé)焊接變形(xíng)的影響及(ji)流場的複(fú)雜性，不可(kě)避免地會(hui)産生測量(liang)附加誤差(cha)，更沒👌有形(xing)成成套的(de)技術手冊(ce)用于指導(dǎo)設計、生産(chan)、安裝與使(shi)用。爲了獲(huò)得第一手(shou)資料，一台(tai)口徑DN50，β爲0.6的(de)V錐流量傳(chuán)感器，并配(pèi)置測量範(fan)圍爲6kPa，精度(du)爲0.2級，低✍️零(ling)漂 差壓變(bian)送器 ，其輸(shū)入差壓與(yu)輸出電流(liú)設置爲線(xiàn)性關系，以(yǐ)提高🙇‍♀️小流(liu)量🏃‍♀️時輸出(chu)電流的靈(líng)敏度；配置(zhì)0.05級四位半(ban)數字多用(yong)表用于指(zhǐ)示差壓變(bian)送器輸出(chū)電流值；工(gong)作介質水(shuǐ)爲牛頓流(liú)體，連續并(bing)充滿圓管(guan)及✉️節流件(jiàn)，并采📞用成(cheng)套擾動器(qì)對V錐流量(liang)計進👨‍❤️‍👨行抗(kang)擾動性能(neng)的實流測(ce)試。
1試驗結(jié)果
1.1前直管(guan)段0D、3D處擾動(dòng)試驗
　　在前(qián)直管段0D、3D處(chù)分别安裝(zhuāng)圓片型擾(rao)動發生器(qi)，圓片型🏃‍♀️左(zuo)漩漩渦擾(rǎo)動發生器(qi)，如圖1所示(shi)，圓片型右(yòu)漩漩渦擾(rao)動發生器(qì)，如圖2所示(shì)，圓片型速(su)度剖面流(liú)動擾動發(fa)生器，如圖(tu)3所示，短接(jiē)環如圖4所(suǒ)示🥰。

　　圓片型左(zuo)漩、右漩漩(xuan)渦擾動發(fa)生器可産(chan)生類似于(yú)直角連接(jie)🌈的兩個90°彎(wān)管所引起(qi)的漩渦。圓(yuán)片型速度(dù)剖面流動(dòng)擾動發生(shēng)器可✉️産生(sheng)類似于突(tu)出的管道(dao)接頭或尚(shàng)未全開的(de)閘閥所引(yin)💯起的漩渦(wō)。利用現有(you)的工作條(tiao)🔆件，在直管(guǎn)段0D處從DN40直(zhí)接擴大到(dao)DN50，使流動截(jie)面突然擴(kuo)大，模拟日(ri)常使👣用中(zhong)可能遇到(dào)的管道條(tiao)❓件，研究當(dang)管道口徑(jing)突變時，引(yǐn)起的擾流(liú)對V錐流量(liàng)計所産生(sheng)的影響。值(zhi)得說明的(de)是圓片型(xíng)左漩漩渦(wo)擾動發生(sheng)器、圓片型(xíng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻右漩漩渦(wo)擾動發🐪生(sheng)器、圓片型(xíng)速度剖面(miàn)流動擾動(dòng)發生器是(shì)依據參考(kǎo)文獻[3]附錄(lu)B而設計制(zhì)作。前直管(guan)段0D、3D設置擾(rao)動器的實(shi)驗數據，如(rú)💛表1所示。
1.2後(hou)直管段0D、3D擾(rǎo)動試驗
　　後(hòu)直管段0D、3D處(chù)分别安裝(zhuāng)圓片型左(zuo)漩漩渦擾(rǎo)動發生☁️器(qì)⁉️、圓片型右(you)漩漩渦擾(rao)動發生器(qi)、圓片型速(sù)度剖面流(liú)動💃🏻擾動發(fā)生器，同時(shí)進🌈行了管(guan)徑從DN50突變(biàn)地縮小🌈到(dào)DN40的試驗。實(shí)驗數據如(ru)表2所示💚。


2數(shù)據處理
　　由(yóu)于差壓變(biàn)送器的輸(shu)出電流正(zheng)比于輸入(ru)差壓，設未(wèi)☂️安裝擾💁動(dong)器輸出電(dian)流爲I0，安裝(zhuāng)擾動器後(hou)輸出電流(liu)爲I，則輸出(chū)電流的相(xiàng)對誤差爲(wei)[(I-I0)/I0]×100％。可得在前(qián)直管段👄0D、3D處(chù)擾動與無(wú)擾動時電(diàn)流的相對(dui)誤差曲線(xiàn)，如圖5所示(shi)。後直管段(duàn)0D、3D處擾動與(yu)無擾動時(shí)電流的♈相(xiàng)對誤差🥵曲(qu)線，如圖6所(suo)示。
　　一般管(guǎn)道雷諾數(shù)ReD＜2300爲層流狀(zhuàng)态，ReD=2000～4000爲過渡(dù)狀态，ReD＞4000爲紊(wěn)流狀♈态，流(liu)體雷諾數(shu)的計算公(gōng)式如下：

式(shì)中：
qv——體積流(liú)量，m3/h；
D——管道内(nei)徑，mm；
ν——流體運(yun)動黏度，m2/s
　　 差(chà)壓式流量(liang)計 需有适(shi)用的雷諾(nuo)數ReD範圍工(gong)作于湍流(liú)流動狀态(tai)。當管道内(nei)徑D爲😍50mm，水的(de)運動黏度(du)ν爲1.006×10-6m2/s，雷諾數(shù)ReD取4000時，則體(ti)積流量🧡：
qv=DνReD/354×10-3=0.05×1.006×10-6×4000/354×10-3≈5.7×10-4m3/s≈2.0m3/h
　　由(yóu)此可知，體(tǐ)積流量在(zài)1.0～2.0m3/h範圍内爲(wei)過渡狀态(tai)。
　　由于流量(liàng)與差壓的(de)方差成正(zhèng)比，故有流(liú)量與差壓(ya)變送器輸(shū)出電流的(de)方差成正(zheng)比。則流量(liàng)的相對誤(wù)差爲

　　從式(shì)（2）可得，在前(qián)直管段0D、3D處(chù)擾動與無(wú)擾動時流(liu)量的相對(duì)誤差曲線(xiàn)，如圖7所示(shì)，後直管段(duàn)0D、3D處擾動與(yu)無擾動時(shí)流量的相(xiang)對誤差曲(qǔ)線，如圖8所(suo)示，其中将(jiang)流量小于(yú)0.5m3/h的♈電流信(xin)号切除（當(dang)流量👌值較(jiao)小，電流I0接(jie)近4時，δ将很(hen)大，沒有實(shí)際意義）。




3試(shì)驗中發現(xiàn)的現象
　　當(dāng)流量增大(da)到8m3/h時，在以(yǐ)電磁流量(liang)計作爲标(biao)準表的🤞水(shui)流量标準(zhun)裝置上進(jìn)行測試時(shí)，由于流量(liàng)波動太大(dà)已難以讀(du)數。在用玻(bo)璃轉子流(liu)量計進行(hang)比對測量(liang)時，能直觀(guān)地發現浮(fú)子上下大(da)範圍地沉(chén)浮，管道内(nèi)的壓強🚶‍♀️波(bo)動較大🛀，流(liú)速場變化(hua)明顯。
　　另外(wài)，由于V錐流(liú)量計輸出(chu)的差壓較(jiào)低，引壓管(guan)液位🔞的微(wēi)小波動或(huo)差壓變送(song)器零漂對(duì)流量有着(zhe)顯著的影(ying)響。如在流(liú)量點🏃🏻1m3/h處，實(shi)測輸出電(dian)流僅爲4.117mA，由(you)于差變的(de)量程爲6kPa，對(dui)應的差📐壓(ya)Δp=[（4.117-4）mA/（20-4）mA]×6kPa≈0.044kPa。在流量計(jì)靜❤️态時，若(ruò)管道内壓(yā)力波動或(huò)引壓管内(nèi)氣泡❤️等原(yuan)因導緻引(yǐn)壓管😄内壓(yā)差不平衡(héng)，隻要産生(sheng)44Pa相當于4.5mm水(shui)柱的液位(wei)差，即可産(chan)生高達1m3/h的(de)虛假流量(liàng)[4]。雖然V錐流(liú)量計的壓(ya)損相對較(jiào)小，但産生(sheng)的差壓也(ye)相對較低(di)🙇‍♀️，因此，小流(liú)量時的測(ce)量誤差應(ying)引起🏃🏻‍♂️足夠(gou)重視。
4結語(yǔ)
1）在0D處V錐流(liu)量計具有(yǒu)較好抗管(guan)道口徑突(tū)變的能力(li)。
2）前、後0D、3D處擾(rao)動對V錐流(liu)量計測量(liang)性能的影(yǐng)響不可忽(hū)視。
3）配置高(gāo)精度、低零(líng)漂差壓變(bian)送器，差壓(yā)引壓管應(ying)具有良好(hao)的🚶‍♀️工作狀(zhuàng)态，否則，小(xiao)信号有效(xiào)切除的難(nán)度較大，并(bing)将縮減成(chéng)套V錐流量(liàng)計的範圍(wei)度。
4）V錐流量(liang)計是一個(gè)典型的懸(xuan)臂梁結構(gou)，即使是穩(wěn)定流在♈支(zhī)撐☎️杆❤️上流(liu)過，發生“卡(ka)門”渦街是(shì)不可避免(mian)的，同時受(shòu)上遊來流(liú)沖擊也會(hui)産生時變(biàn)加速度将(jiang)誘發流體(tǐ)振蕩，當與(yu)懸臂梁結(jie)構産生共(gòng)振時将對(duì)測量結果(guo)産生較大(da)影響。
由于(yu)阻流件類(lèi)型的複雜(za)多樣，以及(jí)V錐流量計(jì)的結構🏃‍♂️、制(zhì)造💋及安⛹🏻‍♀️裝(zhuang)等原因，對(duì)擾動産生(sheng)測量誤差(chà)的研🙇🏻究将(jiang)💚是長期和(he)艱巨🍓的。通(tong)過擾動對(duì)V錐流量計(jì)測量⭐性能(néng)影響，抛磚(zhuan)引玉，将有(you)效助推V錐(zhuī)流量計的(de)進步與流(liú)量的發展(zhan)。

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