咨询服务热线
0517-86996066
18915186518

热点资讯

咨询热线:

0517-86996066

邮件:

电话:

地址: 江苏华云仪表有限公司

取压位置对气体涡轮流量计测量结果影响


文章日期:2018-02-27|阅读数:


  气体涡轮流量计在计量过程中压力值参与流量的计算,因此影响计量的准确性。在对气体流量计进行检校验的工作中,受拆装难度、标准装置、检测条件等因素限制,不可能对所有气体流量计都进行表体取压,同时相关检定规程上也没有明确这一要求,所以多采用表前或表后取压的方式。
  不同的取压位置压力值的不同,进而导致流量计测得流量值的不同,即取压位置影响着气体流量计的测量结果。为了探讨这一问题,选取了相同口径的涡轮、罗茨和旋进漩涡 3 种类型气体流量计,在试验管段上不同位置处分别取压,并均匀选择 3 个不同流量点进行试验,尝试从试验数据中定量分析和研究不同取压位置对不同类型气体流量计测量结果的影响程度。

1、试验方案:
  试验采用的标准装置是音速喷嘴法气体流量标准装置,测量范围 0 ~ 15 000 m3/ h,扩展不确定度 U = 0. 25% ( k = 2) ,是在用的社会公用计量标准,试验结果的准确性和有效性可以得到保证。
  试验选择 DN80 mm 的管道,管道前端直管段长度为 1. 5 m,后端直管段长度为1. 0 m,均满足 10D( D 表示管道直径,为 80 mm,下同) 要求。在直管段上呈线性开孔,取压孔位置依次为表前 10D、表体、表后 1D、表后 3D、表后 5D、表后 10D,如图 1 所示。

图 1 试验管段示意图
图 1 试验管段示意图

  为了研究不同类型流量计对取压位置的响应程度,选择了 DN80 mm 的涡轮、罗茨和旋进漩涡3 种类型气体流量计各 1 台,流量计均采用仪表系数方式检定合格,能够反映试验数据的客观性。试验统一采用仪表系数表征流量计测量结果,根据不同流量计的流量范围选择 0. 25qmax、0. 50qmax和 0. 75qmax3 个流量点,每个流量点测量 3 次,每次测量不少于 30s,取算术平均值作为测量结果。流量计参数及试验流量点如表 1 所示。
表 1 试验选用流量计参数及试验流量点
表 1 试验选用流量计参数及试验流量点


2、试验结果与分析:
  试验共得到 162 组数据,分别研究单一气体流量计不同取压位置处压力和仪表系数变化情况,定量分析取压位置对不同类型流量计测量结果的影响程度。
  为了更好地反映和分析试验数据,参照相关检定规程和流量计本身技术要求,确定表体位置处压力和仪表系数为标准值,依次计算其他取压位置处压力误差和仪表系数误差。计算公式如下:
计算公式
  式中: sPi、sYi分别为第 i 取压位置处压力误差和仪表系数误差,% ; Pi为第 i 取压位置 处压力 值,k Pa; P0为表体处标准压力值,k Pa; Yi为第 i 取压位置处仪表系数,1 /m3; Y0为表体处标准仪表系数,1 /m3。

  依据 3 种类型气体流量计相应的检定规程中对压力误差的规定,同时,仪表系数误差为压力误差影响流量计测量结果的定量表征,所以,定义压力误差和仪表系数误差小于流量计***大允许误差1 /5 时为合格,即 ± 0. 2% ,否则为不合格。

2. 1、气体涡轮流量计:
  表 2 为在 3 个流量点和 6 处不同取压位置条件下测得的压力值和仪表系数。其中,取压位置中“B”表示表前、“A”表示表后、“0”表示表体,下同。
表 2 气体涡轮流量计试验数据

  上述试验数据中,在 100 m3/ h 流 量点, 不同取压位置处压力和仪表系数均合格,***大误差分 别 为 0. 14% 、0. 12% ; 在 200 m3/ h、300m3/ h 流量点,表前 10 D 取压位置处压力和仪表系 数 均 不 合 格, *** 大 误 差 分 别 为 0. 65% 、1. 22 % ,后者大于前者; 表后取压位置的误差均合格,且均为负值; 同时,不 同取压位 置 处压力 和 仪 表 系 数 均 顺 着 试 验 管 段 方 向 逐 渐减小。由此可以得出,对于气体涡轮流量计,表前取压方式的压力和仪表系数误差明显大于表后取压,且随着流量点的增大,误差也越大。
2. 2、气体罗茨流量计:
  气体罗茨流量计的试验数据如表 3 所示。可以看出,在所有流量点、所有取压位置处的压力和仪表系数误差均处于合格范围内,***大值为- 0. 14% 。沿着试验管段方向,不同取压位置处压力值和仪表系数在表前、表体和表后 3 个取压位置逐渐减小,但在表后 4 个取压位置处基本不变。随着流量的增大,相同取压位置处的压力和仪表系数误差也逐渐增大。整体来说,表前取压方式的压力和仪表系数误差小于表后取压。
表 3 气体罗茨流量计试验数据
表 3 气体罗茨流量计试验数据
  由此说明,取压位置的选择对于气体罗茨流量计影响不大,都在误差允许范围内。采用表前取压时,压力和仪表系数误差均为正值。采用表后取压时,压力和仪表系数均为负值,且不同取压位置对测量结果的影响程度基本相同。

2. 3、气体旋进漩涡流量计:
  气体旋进漩涡流量计的试验数据如表 4 所示。
  可以看出,不同取压位置处的压力和仪表系数误差相差很大,3 个流量点的压力和仪表系数误差基本都不合格,且随着流量点的增大,误差也增大,***大值达到- 2. 18% 。在表前取压位置处,压力和仪表系数误差均为正值,在表后取压位置处均为负值。表前取压位置处的压力和仪表系数误差略小于表后; 同时,在表后的 4 个取压位置处误差基本一致。
表 4 气体旋进漩涡流量计试验数据
表 4 气体旋进漩涡流量计试验数据
表格

  由此得出,取压位置的选择对气体旋进漩涡流量计的测量结果影响非常大,表前或者表后取压都不可取。相对比情况下,表前取压的方式略优于表后取压。

3、试验结论与讨论:
  不同取压位置对不同类型气体流量计的测量结果影响是不同的,对同一类型气体流量计不同流量点的测量结果影响也是不同的。通过选取试验管段上 6 个不同的取压位置,对 3 种类型的气体流量计进行试验研究。根据对 162 组试验数据的分析,得出试验结论如下:
( 1) 不同的取压位置对 3 种类型气体流量计的测量结果都有影响。因此,有必要依据检定规程或者流量计本身要求进行正确取压,否则会对测量结果造成不同程度的影响。
( 2) 不同取压位置对 3 种类型气体流量计测量结果的影响程度是不同的,根据试验结果,由小到大依次为: 罗茨流量计、涡轮流量计、旋进漩涡流量计。
( 3) 对于气体涡轮流量计,根据 JJG 1037—2008 《涡轮流量计》 “直接从表体取压,如无取压孔,应根据流量计本身要求取压”,试验结果一致。同时,在不能进行表体取压时,可以采用表后取压,但应尽可能靠近表体,不宜采用表前取压。
( 4) 对于气体罗茨流量计,根据 JJG 633—2005 《气体容积式流量计》 “测压位置在流量计上游侧”,试验结果也具有一致性,采用表前取压方式能够更准确地反映流量计的计量性能,如果不能实现也可以采用表后取压。
( 5) 对 于 气 体 旋 进 漩 涡 流 量 计,参 照 JJG198—1994 《速度式流量计》 “根据流量计本身要求取压,如无特殊要求应在上游侧 10D 处取压”,试验结果为在表体取压。

  试验取得一定研究结论与成果,同时也存在一定的不足之处,具体如下。
( 1) 试验针对 3 种类型的气体流量计都只选取了 1 台流量计,试验数据量有限,需要选取更多的流量计进行进一步试验和分析。
( 2) 试验只选择了 DN80 mm 的直管段,为了补充和完善试验结论,对于其他口径的直管段也需要进一步试验。
( 3) 基于人员和技术的限制,本文对试验数据的挖掘深度有限,有待进一步分析和提炼。如可以尝试建立取压位置和仪表系数的数学模型,在不能满足检测要求的条件下,利用数学模型实现对仪表系数的有效修正。
( 4) 试验管段众多取压孔会对气体流动状态产生一定影响,有待改进取压孔设计和取压方式,避免这一影响。


随机推荐