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取压位置对气体流量计检测结果的影响分析


文章日期:2017-06-17|阅读数:


取压位置对气体流量计检测结果的影响分析

气体流量计在贸易计量中使用广泛,其计量的准确性直接关系到贸易交接双方的直接利益,其计量性能的溯源也是供需双方非常重视的。 气体流量计在进行检测过程中需要对流经流量计的压力进行测量,从而根据标准表处的压力进行修正,而测量压力的位置也直接影响到***终的检测结果。 本文主要通过实例探讨取压位置对气体流量计检测结果的影响。

0.引言

气体流量计根据测量原理不同分为速度式流量计、容积式流量计、差压式流量计等,其中以涡街流量计、涡轮流量计和旋进旋涡流量计等为主要代表的速度式流量计使用范围***广,而容积式流量计以气体腰轮流量计为主要代表。 对于这些流量仪表的检测一般采用气体流量标准装置来进行,常见的气体流量标准装置有钟罩式气体流量标准装置、负压音速喷嘴气体流量标准装置、正压气体流量标准装置、活塞式气体流量标准装置等,目前国内绝大多数计量检测机构都使用负压音速喷嘴气体流量标准装置来进行检测,本文也采用这种装置来进行气体流量计的检测。

 

1 .从数学模型分析取压位置对测量结果的影响

 

使用临界流喷嘴为标准器的负压音速喷嘴气体流量标准装置在实际条件下的体积流量为:

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式中:Cd 为喷嘴的流出系数; A? 为喷嘴的喉部面积;C? 为喷嘴的流函数;Z 为气体压缩系数;R 为通用气体常数;M 为气体的摩尔质量;T 为被校流量计处的温度;p0 为滞止压力;T0 为滞止温度;p 为被校流量计处的压力。

从式(1) 中可看出被校流量计处的压力直接影

响标准喷嘴的体积流量,压力越大喷嘴计算出的标准体积越小,而流量计处的压力取决于取压位置,取压位置不同,则取得的压力也不同。 由于被测仪表都会有压力损失,在被测仪表的上游、表体和下游取得的压力值是依次减小的,阻流件的大小和位置都会影响压力降低的程度,阻流件面积越大,压力损失越大,压力降低的则越多。 流量越大,压力损失越大,不同位置的压力测量结果差别也越大,流量很小的时候,不同位置测量的压力值则变化不大。

 

2.规程对取压位置的要求

 

JJG 1037—2008  涡轮流量计》 中对其取压位置明确规定为在表体,JJG 633—2005  气体容积式流量计》 中也明确规定其取压位置在流量计的上游侧,而目前几乎所有的这两类流量计都满足规程对压力的检测要求,但对于涡街流量计和旋进旋涡流量计而言就没有明确的要求了。

 

由于涡街流量计和旋进旋涡流量计测量原理所决定,其结构中存在不同类型的旋涡发生体,且其在整个流量计的截面中所占的比例较大,流体经过时会产生较大的压力损失,因此取压位置的不同将会产生较大的影响,本文选取一台涡街流量计和两台旋进旋涡流量计进行实验来说明其影响。

 

JJG 1029—2007 涡街流量计》 检定规程对涡街流量计的取压位置有说明:可直接在流量计表体上取压孔取压,如表体无取压孔,应根据流量计本身要求确定压力的测量位置,如无特殊要求,应在流量计下游倍到倍直径位置处取压。 由于涡街流量计的结构特殊,表体较短,一般在表体上都没有取压孔,规程中要求可以在下游取压,但上游和下游取压差别较大。 本文选取一台 DN150 的涡街流量计进行实验, 流量点为 2500m3 / h 1000m3 / h 500m3 / h250m3 / h,取压位置分别为被检表上游和被检表下游分别测量流量计的仪表系数,式(2) 为仪表系数计算的方法。

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式中:N 为被检流量计输出的脉冲数;qv 为喷嘴的体积流量;t 为测量时间。

 

由式(2) 可知,被检表仪表系数与喷嘴的体积流量成反比,喷嘴的体积流量与被检表处的压力成反比,则仪表系数与被检表的压力成正比,取压位置处的压力越大,则被检表仪表系数越大。

 

实验中取压位置分别为上游倍直径位置和下游倍直径位置处,测量时间为 30s,仪表系数曲线如图所示,可以看出在大流量下上游和下游取压所测得的仪表系数差别较大。

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3. 取压位置对旋进旋涡流量计检测结果的影响分析

 

旋进旋涡流量计在没有单独的检定规程前是依据 JJG 198—1994《 速度式流量计》 进行检测,速度式流量计规程中对取压位置的说明为:根据流量计本身要求和有关规定确定压力的测试位置,如无

特殊要求,应在流量计上游 10 倍管道直径处取压。虽然 JJG 1121—2015  旋进旋涡流量计》 检定规程于 2015 年发布,但对取压位置也并没有做出明确的要求,而实际上在流量计上游取压的结果与表体取压还是有一定的误差,受旋涡发生体的影响,流体通过旋涡发生体后会产生较大的压力损失,这种情况下上游压力与表体实际压力相差较大,但下游压力与表体压力较接近,所以在表体没有取压位置的情况下,在下游取压更接近真实测量结果。 从结构上来说, 旋进旋涡流量计的结构类似涡街流量计,下游取压更符合流量计的特性,如果按照上游取压的方式来检测,将会产生较大的实验误差。 本文选取两台生产厂商不同,稳定性较好的气体旋进旋涡流量计进行实验,以进一步说明取压位置对检测结果的影响,一台是 DN32 的气体旋进旋涡流量计,一台是 DN100 的气体旋进旋涡流量计,取压位

置分别为被检表下游倍直径处、被检表表体和被检表上游10 倍直径位置处。 DN32 的仪表系数检测结果见表至表 3

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为了更清晰的分析数据,将几种取压情况下检测的仪表系数用图表的方式体现出来,如图所示。可以看出表体取压和下游取压的仪表系数曲线形状和趋势都比较接近。 上游取压在大流量情况下仪表系数明显偏大。

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再来看一下 DN100 的旋进旋涡流量计的不同取压位置的仪表系数检测结果,如表4和图所示。

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通过 DN100 的旋进旋涡流量计检测结果也可以得出基本一致的结论,下游取压和表体取压的检测结果较为接近,仪表系数曲线的趋势基本一致,偏差较小。 但上游取压的检测结果在大流量下偏差很大,这是因为在大流量下,旋进旋涡的旋涡发声体导致了较大的压力损失,滞止容器的压力与取压位置的压力差别较大,所以导致仪表系数测量结果偏差较大,但随着流量的不断减小,压力损失也越来越小,滞止压力逐渐接近取压位置的压力,仪表系数值也逼近表体取压所测得的仪表系数, 0 25Qmax 流量以下,在不同位置处取压所测得的仪表系数基本一致。

4.结束语

 

综上,在进行气体流量计检测时,取压位置对***后的测量结果有较大的影响,应当熟悉相应的检定规程,了解不同气体流量计的取压位置要求,并按相应的要求进行取压。 特别的,对于旋进旋涡流量计,应当尽量在表体的位置取压,如果表体没有取压位置,则应当在被检表下游位置接近被检表处进行取压,这样测得的结果更接近被检表真实的测量结果。

 



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