摘要(yào)：對V錐流量計(jì) 抗擾動特性(xing)有助于厘清(qing)V錐流量計的(de)計量性能。将(jiang)成套圓片🥰型(xíng)漩渦、圓片型(xíng)剖面擾動發(fā)生器，分别安(an)裝在V錐流👉量(liang)計上、下遊0D、3D處(chu)✊的直管段上(shàng)，進行擾動對(dui)V錐流量計測(cè)量性能影響(xiang)的試😘驗。通過(guò)分析得出了(le)未安裝與安(ān)裝擾動發生(shēng)器時流量的(de)相對誤差。結(jié)💞果表明，上、下(xià)遊0D、3D處擾動對(dui)V錐流量計測(ce)量性能的影(yǐng)響明顯，在實(shi)際使用中應(yīng)引起足夠的(de)重視。
0引言
　　爲(wèi)了降低流體(ti)擾動對差壓(ya)式流量計測(cè)量性能帶🤞來(lái)👈的影響，節流(liu)裝置的安裝(zhuāng)使用應具備(bèi)相應的管道(dao)條件，上下遊(you)配置的直管(guan)段長度須滿(man)足相關技術(shù)要求💘。對于目(mu)🈲前仍廣泛使(shi)用的标準孔(kǒng)闆來說，隻要(yao)按标準[1-2]設計(jì)、制造💚，前後直(zhí)管⚽段的配管(guan)長度、内徑、圓(yuán)度等滿足規(gui)範要求，安裝(zhuāng)使用前無需(xū)實流标定❌就(jiu)可估算其測(ce)量誤差。在各(gè)類技術交流(liu)及推介資料(liào)中，認爲V錐流(liú)量計具有流(liú)體自整流能(néng)力，抗流動幹(gan)擾性能強，直(zhi)管段💃要求低(di)的特點，提出(chū)前1D～3D、後0D～1D直管段(duan)，有些甚至提(tí)出了不需要(yào)配置直管段(duan)就可正常使(shǐ)用。對于提出(chu)直管段上述(shu)要求的合理(lǐ)性與科學性(xìng)，由于沒有擾(rao)動對V錐流量(liang)計測量性能(neng)的影響進行(háng)系統的研究(jiu)，使得配多長(zhǎng)的直🐆管段才(cái)合适沒有足(zú)夠的實驗數(shu)據支撐，對此(cǐ)業界一直🈚持(chí)有不同的看(kan)法，急需通過(guo)🔱實驗來獲得(dé)答案。V錐流量(liàng)計是一種差(chà)壓式流量儀(yi)表，雖然其結(jié)構具有一定(ding)的自整流能(néng)力，但其不對(dui)稱的取壓結(jié)構，錐體與管(guan)道的同軸度(dù)誤差，管道、錐(zhui)體圓度和🌈焊(han)接變形的影(ying)響及流場的(de)複雜性，不可(ke)避免💘地會産(chǎn)生測量附加(jia)誤差，更沒有(yǒu)形成成套的(de)技術手冊用(yòng)于指導設計(ji)、生産、安裝與(yu)使用。爲了獲(huò)得第一手資(zi)料，一台口徑(jìng)DN50，β爲0.6的V錐流量(liang)傳感器，并配(pèi)置測量範圍(wei)爲6kPa，精度爲0.2級(jí)，低零漂 差壓(ya)變送器 ，其輸(shu)入差壓與輸(shu)出電流設置(zhi)爲線性關系(xì)，以提高小流(liú)量時🤩輸出電(diàn)流的靈敏度(du)；配置0.05級四位(wèi)半數字多用(yòng)表用于指示(shi)差壓變⭕送器(qi)輸出電流值(zhi)；工作介質水(shuǐ)爲牛頓流👅體(ti)，連續并充滿(man)圓管及節流(liu)件，并采❄️用成(cheng)套擾動器對(dui)V錐流量計進(jìn)行抗擾動🍉性(xing)能的實流測(cè)試。
1試驗結果(guo)
1.1前直管段0D、3D處(chu)擾動試驗
　　在(zai)前直管段0D、3D處(chù)分别安裝圓(yuán)片型擾動發(fā)生器，圓片型(xing)✊左🏃🏻‍♂️漩漩渦擾(rao)動發生器，如(ru)圖1所示，圓片(piàn)型右漩漩渦(wō)擾動發生器(qì)，如圖🧡2所示，圓(yuan)片型速度剖(pōu)面流動擾動(dòng)發生❌器，如圖(tu)3所示，短💰接環(huán)如🙇🏻圖4所示。

　　圓片(piàn)型左漩、右漩(xuan)漩渦擾動發(fa)生器可産生(shēng)類似于直🏃🏻角(jiao)連接的兩個(gè)90°彎管所引起(qǐ)的漩渦。圓片(pian)型速度剖面(mian)流動擾動發(fa)生器可産生(shēng)類似于突出(chu)的管道接頭(tóu)或👨‍❤️‍👨尚未全開(kāi)的閘閥所引(yin)起的漩❌渦。利(li)用現有🔱的工(gong)作條⭐件，在直(zhí)管段0D處從DN40直(zhi)接擴大到DN50，使(shi)流動截面突(tu)然擴大👄，模拟(nǐ)日常使用中(zhōng)可能遇❄️到的(de)管道條🏃🏻件，研(yán)究當管道口(kǒu)徑突變時，引(yin)㊙️起的擾流對(dui)V錐流量計所(suo)産生🐆的影響(xiǎng)。值得說明的(de)是圓片型左(zuo)漩漩渦擾動(dong)發生器、圓片(pian)型右漩漩渦(wo)擾動發生器(qì)、圓片型速度(du)剖面流動擾(rao)動發⛱️生器是(shi)依據參考文(wen)獻[3]附錄B而設(shè)計制作。前直(zhi)管段0D、3D設置擾(rǎo)動器的實驗(yan)數據，如表1所(suo)示。
1.2後直管段(duan)0D、3D擾動試驗
　　後(hou)直管段0D、3D處分(fèn)别安裝圓片(piàn)型左漩漩渦(wō)擾動發生器(qì)、圓片型右漩(xuan)漩渦擾動發(fa)生器、圓片型(xing)速度剖面♍流(liú)動🍉擾動💚發生(shēng)器，同時進行(hang)了管徑從DN50突(tū)變地縮小到(dào)DN40的試💜驗。實驗(yàn)💋數據如⛱️表2所(suo)示。


2數據處理(li)
　　由于差壓變(biàn)送器的輸出(chu)電流正比于(yu)輸入差壓，設(shè)未安👄裝擾動(dòng)♊器輸出電流(liu)爲I0，安裝擾動(dong)器後輸出電(dian)🤞流爲I，則輸出(chū)電流的相對(duì)誤差爲[(I-I0)/I0]×100％。可得(de)在前直管段(duàn)🚶0D、3D處擾動與無(wú)擾動時電流(liu)的相對誤差(cha)曲線，如圖5所(suǒ)示。後直管段(duàn)0D、3D處擾動與無(wu)擾動時電流(liu)的相對誤差(chà)曲線，如圖6所(suǒ)示。
　　一般管道(dao)雷諾數ReD＜2300爲層(ceng)流狀态，ReD=2000～4000爲過(guo)渡狀态，ReD＞4000爲紊(wěn)流狀态，流體(ti)雷諾數的計(jì)算公式如下(xia)：

式中：
qv——體積流(liú)量，m3/h；
D——管道内徑(jing)，mm；
ν——流體運動黏(nian)度，m2/s
　　 差壓式流(liú)量計 需有适(shì)用的雷諾數(shù)ReD範圍工作于(yu)湍流流動狀(zhuàng)态。當管道内(nei)徑D爲50mm，水的運(yùn)動黏度ν爲1.006×10-6m2/s，雷(lei)諾數ReD取4000時，則(zé)體積☔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，體積(ji)流量在1.0～2.0m3/h範圍(wéi)内爲過渡狀(zhuang)态。
　　由于流量(liàng)與差壓的方(fāng)差成正比，故(gu)有流量與差(chà)壓變💃送器🔞輸(shū)出電流的方(fāng)差成正比。則(ze)流量的相對(duì)誤差爲

　　從式(shi)（2）可得，在前直(zhi)管段0D、3D處擾動(dong)與無擾動時(shí)流量的相對(dui)誤差曲線，如(ru)圖7所示，後直(zhí)管段0D、3D處擾動(dòng)與無擾動時(shi)流量的相對(duì)誤差曲線，如(ru)圖8所示，其中(zhōng)将流量小于(yú)0.5m3/h的電流信号(hào)切除（當流量(liàng)值較小，電流(liú)I0接近4時，δ将很(hen)大，沒有實際(jì)意義）。




3試驗中(zhong)發現的現象(xiang)
　　當流量增大(dà)到8m3/h時，在以電(diàn)磁流量計作(zuò)爲标準表的(de)水流☂️量标🔱準(zhun)裝置上進行(háng)測試時，由于(yú)流量波動太(tài)大已難以讀(dú)數。在用玻璃(lí)轉子流量計(jì)進行比對測(cè)📞量時，能直觀(guān)地發現浮子(zǐ)上下大範圍(wéi)地沉浮，管道(dao)内的壓強🥰波(bo)動較大，流速(su)場變⛷️化明顯(xian)。
　　另外，由于V錐(zhuī)流量計輸出(chu)的差壓較低(di)，引壓管液位(wèi)的微小波動(dòng)或差壓變送(song)器零漂對流(liú)量有着顯著(zhe)的影響。如在(zài)流🛀🏻量點1m3/h處，實(shí)✨測輸出電流(liú)僅爲4.117mA，由于差(chà)變的量程爲(wèi)6kPa，對💃應的差壓(ya)Δp=[（4.117-4）mA/（20-4）mA]×6kPa≈0.044kPa。在流量計靜(jìng)态時，若管道(dào)内壓力波動(dòng)或引壓管内(nei)氣泡等原因(yīn)導緻引壓管(guǎn)🆚内壓差不平(ping)衡，隻要産生(shēng)44Pa相當于4.5mm水柱(zhu)的液位差，即(jí)🏃可産生高達(da)1m3/h的虛假流量(liàng)[4]。雖然V錐流量(liang)計的壓🤞損相(xiàng)對較小，但👉産(chan)生的差壓也(ye)相對較低，因(yin)此，小流量時(shi)的測量誤差(cha)應引起足夠(gou)重視。
4結語
1）在(zai)0D處V錐流量計(ji)具有較好抗(kàng)管道口徑突(tū)變的能力♌。
2）前(qian)、後0D、3D處擾動對(duì)V錐流量計測(cè)量性能的影(ying)響不可忽🐉視(shi)😘。
3）配置高精度(du)、低零漂差壓(yā)變送器，差壓(yā)引壓管應具(jù)有良好的工(gong)㊙️作狀态，否則(ze)，小信号有效(xiào)切除的難度(dù)較大，并将縮(suō)減成套🤩V錐流(liu)量計的範圍(wei)度。
4）V錐流量計(ji)是一個典型(xíng)的懸臂梁結(jie)構，即使是穩(wen)定流在支🈲撐(cheng)杆上流過，發(fa)生“卡門”渦街(jiē)是不可避免(miǎn)的，同時受上(shang)遊來流沖✂️擊(ji)也會産生時(shí)變加速度将(jiang)誘發流體振(zhen)蕩，當與懸臂(bì)👈梁結構産生(shēng)共振時将對(duì)測量結果産(chan)生較大影響(xiǎng)。
由于阻流件(jiàn)類型的複雜(za)多樣，以及V錐(zhui)流量計的結(jié)構、制造♻️及安(an)裝等原因，對(dui)擾動産生測(ce)量誤差的研(yán)究将‼️是長期(qī)和艱巨的。通(tong)過擾動對V錐(zhui)流量計測量(liàng)性能影響，抛(pāo)磚引玉，将有(yǒu)效助💋推V錐流(liú)量計的進步(bù)🈲與流量的⚽發(fā)展。

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