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涡轮流量计不同安装条件的性能实验


文章日期:2018-02-03|阅读数:


本章主要介绍涡轮流量计不同安装条件的实验装置与软件平台设计,并建立了评价指标参数,为后续章节中更加清晰准确地分析总结实验数据的变化规律与影响程度提供了理论支持。 

1、管道上常见阻流件:
  从上一章的涡轮流量计在海上石油平台安装环境的3D模型截图与海上石油平台工艺流程P&ID图纸中可以看出,管道上常见的阻流件主要有不同角度的弯头、不同口径的缩径、各类阀门、三通、转接头、旁通管线与坡度管等。随着平台上涡轮流量计所处工艺流程的不同,管网规划中流量计所处的前后直管段长度也不同,前后各种阻流件的组合形式也不同,涡轮流量计的测量精度被影响程度也有大有小。

2、实验装置设计:
2.2、实验流程装置:
  为了分析不同安装条件对涡轮流量计测量精度的影响,首先需要设计并构建一套科学合理的实验装置,在此实验装置上进行不同安装条件下的实流实验研究,通过科学合理的分析方法对实验现象与实验数据进行总结归纳,从而得出所需要的总结结论。 
  涡轮流量计的实验装置示意图如图3-1所示。其中包括一个4”涡轮流量计(被检表)、一个4”电磁流量计(标准表)、六种不同类型阻流件、不同长度的前后直管段、水泵、水塔、阀门、实验操作仪器(电脑)以及一些配件等等。 
(1)被检表4”涡轮流量计 精度等级:0.5级,***大工作压力:2.5 MPa,流量范围:10~200 m3/h。
(2)标准表4”电磁流量计 精度等级:0.2级,仪表系数1.138,电源:85~265V AC,功耗:20W。 
图 3-1  实验装置示意图
图 3-1  实验装置示意图 

3、实验软件平台:

(1)实验程序流程图 实验程序如图3-2所示。在实验测量之前,首先要通过阀门对流量进行调节,确保流量调整到选定的测量点,否则将导致测量数据无效,实验需要重新开始。当流量调节到位后,开始进行实验数据采集工作,采集时间要求保证不小于30秒,设置30秒的目的在于确保采集多组数据,以免因数据偏少造成粗大误差。通过后台计算机软件自动计算出仪表系数,自动写入报表。***后核实是否完成了全部流量点的数据采集工作,如没有完成,则继续重复上述流程,如完成,则关闭实验装置,结束实验,通过后台计算机计算得出相关参数,写入报表。 
图 3-2  实验程序流程图

图 3-2  实验程序流程图 
(2)软件界面:
  首先登陆实验控制面板界面,选择4”的标准表管道,打开管线上的阀门。然后开始实验,改变阀门的不同开度来实现流量大小的调节,从而实现不同流量点的测量。实验界面示意图如图3-3所示。***后实验完成后保存实验数据,后台软件会自动生成实验数据报表,报表中会体现实验所获取的重要参数。 
图 3-3  控制面板示意图

图 3-3  控制面板示意图 
4、实验操作步骤:
(一)实验前准备工作。
(1)用水泵将水池中的水全部打到高位水塔中,水塔通过溢流来保持水压的恒定。
(2)更换涡轮流量计前后直管段长度或流量计上游阻流件形式,检查实验装置管道连接处是否密封完全,开启管线上所有阀门,打开水泵,观察管线接口是否有泄露情况等等。
(二)开始实验。
(1)打开软件程序,进入到实验界面,选择4”管道,确认后进入到控制面板,开启管道上所有自控阀门;
(2)通过改变调节阀开度,实现对流量点为15 m3/h、20 m3/h、45 m3/h、70 m3/h、95 m3/h、120 m3/h、145 m3/h、170 m3/h、195 m3/h由小到大依次进行测量;
(3)每一个流量点至少检定三次,每次测量时间为30秒,在测量过程中,
要实时分析数据,同时确保在同量点下至少有两组实验数据是可靠的;
(4)整个流量范围测量完毕后,保存实验数据,以便于在接下来的工作中详细地对实验数据进行分析和处理;
(5)实验结束后,进行管道吹扫工作,确保下次试验时管道内无存留杂质。 

5、实验评价指标:
  为了科学合理地分析实验采集的数据,需要对实验结果进行量化指标的计算。为此本文建立了涡轮流量计实验数据的评价指标:仪表系数、线性度、平均仪表系数相对误差以及不确定度[1][4][5][19]。 (1)仪表系数K 
公式(3-1)中:i=1,2,3,4,5,6,7为流量实验点个数。j=1,2,3为每个流量实验点的测量次数。ijK —第i个流量点第j次测量得到的涡轮流量计的仪表系数。F  —涡轮流量计输出的信号脉冲频率。vijq —第i个流量点第j次测量得到的涡轮流量计的体积流量。 每个流量实验点上的仪表系数: 3131jijiKK
计算公式
(3-2) 则整个流量范围内的平均仪表系数: )]min()[max(21iiKKK               (3-3) 仪表系数直接反映了被检流量计测量性能的高低。
(2)平均仪表系数相对误差Δ K  Δ 100%K KKK 基基             (3-4) 公式(3-4)中: K   —整个流量范围内的平均仪表系数。 K基—基准实验的整个流量范围内的平均仪表系数。 
平均仪表系数相对误差反映了被检流量计与标准表之间的性能差距,间接反映了被检流量计测量性能的高低。
计算公式
(3)线性度δ(%) %100minmaxminmaxiiiiKKKK —                 (3-5) 公式(3-5)中:imaxK —整个流量范围内仪表系数***大值。iminK —整个流量范围内仪表系数***小值。 线性度数值越小,表明被检流量计线性特性越好,流量计传感器与变送器的
性能越高。 (4)不确定度  第 i 个流量点上的不确定度: 312ij)(211jiKKK                   (3-6) 流量计不确定度: max)(i      i3,2,1 „„                 (3-7) 不确定度越小,表明被检流量计测量得到的数据越可靠,质量真实,越接近实际测量结果,越不失真。 
流量计不确定度:计算公式图



本章小结:
  本章主要介绍了实验装置的设计思路与操作流程,利用实验装置进行实流实验,采集实验数据。同时,对实验数据分析建立了科学合理的评价指标,为后续不同安装条件下具体的实验数据处理和变化规律总结奠定了理论基础。 

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