摘要:插入(rù)式流量計 結(jié)構和原理,以(yi)及兩種常用(yong)測量方法的(de)理論依據,并(bing)在此基礎上(shang),設計了一種(zhong)插入式流量(liàng)計在水流量(liàng)标準裝置上(shàng)的不✏️同流速(sù)實驗。通過對(duì)數據分析,爲(wèi)插入式流量(liàng)計的校準和(hé)使用提供了(le)更有效的方(fang)法。
0引言
　　随着(zhe)現代工業的(de)不斷發展,流(liu)量計已成爲(wei)生産過👈程中(zhōng)❤️的一個重要(yào)部件。由于大(dà)多數流量計(ji)采用管道法(fǎ)蘭式結構，當(dāng)出現故障時(shi)，需停止生産(chǎn)才可進行維(wei)修💃、保養;而插(cha)入式流量計(jì)的特殊結構(gòu)形式,可在不(bu)停止生産的(de)狀态下進行(háng)。因此，爲确保(bao)長期工作中(zhong)流量計💜的計(jì)量準确性,需(xū)定期進行量(liang)值溯源。同時(shí)，由于在實驗(yan)室進行校準(zhun)時,要求該流(liú)量計在滿足(zú)安裝要求的(de)情況下，應具(jù)有高的精度(dù)等級,增加了(le)校準難度。因(yīn)此，需在不改(gai)變現有實驗(yàn)裝置的📧情況(kuang)下，選擇一種(zhǒng)較爲合适的(de)📐測量方法。
1結(jie)構與原理
　　插(cha)入式流量計(jì)是以插入形(xing)式安裝的流(liu)量儀表命名(míng)，典型的電流(liu)速計型插入(rù)式流量計由(you)測量頭、插⁉️入(ru)杆、插入機構(gou)、轉換器和儀(yí)表殼體(測量(liàng)管道)構成☁️。目(mu)前,主要包括(kuo)點流速⁉️計型(xing)和徑流速計(jì)型。其中,國内(nei)使用較多的(de)爲點流速計(ji)型插入式流(liu)量計。其結構(gou)如圖1所示。首(shou)先,使用測量(liang)頭插入管道(dào)中某一特定(ding)位置,并測量(liàng)局部流速;然(rán)後，根據管道(dào)内流速分布(bù)及儀表與管(guan)道🏃‍♀️的幾何參(cān)數等計📧算流(liú)量值。其具有(yǒu)結構簡單、安(ān)裝維護簡便(bian)、壓損小、價格(gé)低廉等優點(diǎn),但測量精度(du)低。
 
2測量方法(fǎ)
　　流量是指單(dan)位時間内通(tong)過某個流通(tong)界面的流體(tǐ)容積或質量(liang)。在時間測量(liang)應用中，通常(chang)爲測量管道(dao)某一界面的(de)流速及該截(jie)面的面積的(de)乘積。點流速(sù)計型插入式(shì)流量計的流(liu)量測量主要(yào)采用流速-面(miàn)積法計算。按(an)照流速測量(liàng)方式的不同(tong)，分爲單點流(liú)🙇‍♀️速法(即通過(guo)測量單點流(liú)速計算流量(liàng))和平均流速(su)法(測量平均(jun1)流速)。
2.1單點流(liu)速法
　　單點流(liú)速法測量流(liú)量是指在管(guan)道截面上隻(zhi)測量一點🚶流(liu)速以計算流(liú)量的方法。該(gāi)方法是通過(guò)測量圓管❤️道(dào).上任意半徑(jing)📱，上的🏃‍♀️流速和(hé)測量點與中(zhōng)心線的距離(lí)，再根據式(4)計(jì)算圓管截🤞面(miàn)的平均流速(su)，從而得到管(guan)道截面的流(liú)量。
根據流體(tǐ)力學理論，當(dāng)管道中介質(zhì)爲紊流狀态(tai)時，流速分布(bù)模型爲:
 
　　其中(zhōng)，vx一距離管道(dào)中心線rx的流(liú)速,m/s;Umax管道中心(xīn)線的流速，m/s;r,--流(liu)速測點與管(guan)道中心線的(de)距離,m;R一管道(dao)内半徑🌈,m;n一随(suí)雷諾🛀🏻數不同(tong)而變化的指(zhǐ)數。
　　雷諾數Re的(de)計算公式爲(wei):
 
2.2平均流速法(fǎ)
　　根據檢測規(gui)程中管道截(jié)面平均流速(su)位置在(0.242±0.013)R處，通(tong)💛過測量管✨道(dào)的平均流速(sù)與管道面積(jī)計算流量。流(liu)量計算公式(shi)爲:
 
面的面積(jī).m2。
3實驗方法與(yǔ)結果及分析(xī)
　　選擇水流量(liàng)标準裝置，管(guǎn)道直徑300mm,測量(liàng)段.上遊長度(dù)約7000mm,下🏒遊長度(du)5000mm,滿足流量計(ji)的安裝要求(qiu)，并選用一種(zhǒng)超聲波插✊入(rù)式🐇流量計。其(qi)測量原理爲(wèi)超聲波束在(zai)液體中傳播(bo)時🧡，流體的流(liu)動使傳播時(shí)間産生微小(xiao)變化，且傳☁️播(bo)時間的變化(huà)與液體的流(liu)速💯成正比，從(cong)☀️而得到液體(tǐ)的流速。水溫(wen)29.3℃,通過查表可(kě)得取水的運(yùn)動粘度v=8.2x10-7m2/s,并根(gen)據邊界層效(xiào)應，平均流速(sù)選取(0.242+0.013)R=38.25mm(即✍️rx=111.75mm)。同時(shi),爲了使實驗(yan)結果具有較(jiào)好的對比性(xing)，單點流速法(fǎ)選擇與其相(xiàng)接近的位置(zhì),流量計探頭(tóu)🌈安裝位置rx=110mm,即(jí)距離管道内(nei)壁40mm處。兩種方(fang)法試驗時，流(liú)速從0.5m/s開始，以(yi)0.5m/s爲測量間隔(gé),逐漸将流速(su)增加至3.5m/s,測量(liàng)不🚶同流速時(shi)的标準流速(su)與被測流速(sù),并🛀🏻采用單點(diǎn)流速法，以被(bei)測流速爲基(ji)礎數據計算(suàn)平均流速;然(rán)後，采用平均(jun)🏃‍♂️流速法，以被(bei)測平均流速(su)計算被測流(liu)量。其中,平均(jun1)🐅流速法是通(tong)過在平均流(liú)速測量點直(zhi)接測得流速(sù)，并采用流速(su)與流量計算(suan)公式♊得到流(liu)量。将兩種方(fāng)💃法測:量計算(suan)得到的流量(liàng)與标準流量(liàng)進行計算,即(ji)可得到示值(zhi)誤差。
3.1實驗結(jie)果
3.1.1單點流速(su)法測量數據(ju)
　　單點流速法(fǎ)測量數據與(yǔ)計算結果如(rú)表1所示。
 
　　由表(biǎo)1可知,被測平(píng)均流速均小(xiǎo)于被測流速(su)，且差值會随(suí)流速的增加(jia)而逐漸變大(da);被測流速與(yǔ)标準流速存(cun)在一♻️定的差(cha)值，當流速在(zai)3.5m/s左右時，與标(biāo)準流速相差(chà)可達0.053m/s,與被🈲測(cè)平均流速差(cha)值約爲0.04m/s。差值(zhi)産生的主要(yao)原因是測量(liang)管道的口徑(jìng)、超聲波探頭(tou)的安裝位置(zhì)、雷諾數🔞與n值(zhí)的計算取舍(shě)。此外，流量的(de)穩定性💞也是(shì)不可忽略的(de)因素。
3.1.2平均流(liú)速法測量數(shu)據
　　平均流速(sù)法測量數據(ju)與計算結果(guo)如表2所示。
 
　　由(yóu)表2可知,通過(guo)流量計測量(liàng)可得被測平(píng)均流速,可直(zhí)接計算流🌈量(liàng),過程較爲簡(jiǎn)單,且不涉及(jí)雷諾數等參(can)數,減小了附(fù)加誤差。
3.2實驗(yàn)結果分析
　　插(cha)入式流量計(jì)适用于大口(kǒu)徑管道的測(cè)量,實驗選用(yong)的DN300mm管道,由于(yu)超聲探頭離(li)管壁較近，在(zai)管壁摩擦力(li)的🤟作用下,會(hui)造成低流速(sù)情況下邊界(jiè)層較厚，影響(xiǎng)較大,但邊界(jie)🤟層會随流速(sù)的增加而逐(zhú)漸變薄,且大(dà)部分流體處(chu)于正常的紊(wěn)流狀态，影響(xiang)較小，使流♊速(su)趨于标準流(liu)速。因此，根據(ju)表1、表2的數據(ju)可知，在流速(sù)相近的情況(kuang)💋下，當單點流(liú)速法和平均(jun1)流速法在低(dī)流速時，前者(zhě)誤差優于後(hòu)者,且二者均(jun)爲負值。同時(shí)，随着流速的(de)增加，誤差值(zhí)會逐漸接近(jìn),變爲正值，且(qiě)後者優💜于前(qián)者。
4結論
　　插入(rù)式流量計以(yi)突出的優點(diǎn)被廣泛應用(yòng)于各個💃🏻領域(yù)⛷️,但在校準或(huò)使用時需綜(zōng)合考慮管徑(jìng)與流速⚽的.大(da)🔆小，一般适用(yòng)于較大的管(guan)徑，因此，在管(guǎn)徑确定的情(qíng)況下,若流♋速(sù)較小，則可優(yōu)先采用單點(diǎn)流速法;若流(liú)速較大.則可(kě)采用平均流(liu)🌈速法，從而減(jian)小計算時對(duì)測量結果的(de)影響，進一步(bu)提高測量的(de)正确率🔅。該方(fang)法可爲插入(rù)式流量計的(de)安裝及使用(yong)提供一🌐定的(de)理論🍓依據。

文(wén)章來源于網(wǎng)絡,如有侵權(quán)聯系即删除(chú)！