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涡街工况变化和旋涡发生体状况变化对显示示值的影响

9.1.1流体温度变化对涡街流量计的影响

(1)流体温度变化对涡街流量计流量系数产生影响的原因    流体温度变化后,其密度相应变化,因而给差压式流量计以及速度式流量计的质量流量测量带来误差,可以通过密度补偿来解决,这在本书的第3章已作了介绍。除此之外,流体温度变化还引起流量计测量部分几何尺寸变化,并因此而引入误差。

   温度引起金属材料几何尺寸变化,一般约为10-5-1,但当流量计被用来测量蒸汽流量时,由于可能的温度变化大,所引起的影响就很可观,一般都需另作修正。

  涡街流量计的测量原理如图8.4所示,流量系数同流体温度的关系如式(9.1)和表9.1所示。流量系数受流体温度的影响由两个部分组成,一是由发生体宽度 变化引起,另一个是由管道内径D变化引起。从式(8.5)中可看出, 成反比,流体温度升高后, 增大, 成反比地减小,所以示值偏低;K与D2成反比,流体温度升高后,D增大,发生体两边的流通截面积增大,K相应减小,流量示值偏低。有些仪表制造商根据自己的产品所用的材质提供了流量系数随流体温度变化的关系,如YF100系列为

                  (9.1)

 式中     ——流体温度为 时的流量系数,P/L(1P=0.1Pa·s);

          * ——流体温度为 时的平均流量系数,P/L;

          * ——工作温度, ℃;

           * ——校准温度,常取15℃。

   8800C型涡街流量计也可根据用户输入的介质温度对K系数进行自动修正,表9.1给出了介质温度与参考温度(25℃)每相差50℃K系数变化的百分比(对于直接脉冲)。

表9.1   8800C型仪表的介质温度影响

材料

每50℃K系数变化的百分比/%

材料

每50℃K系数变化的百分比/%

316L <25℃

316L <25℃

+0.20

-0.24

哈氏合金C <25℃

哈氏合金C >25℃

+0.20

-0.20

(2)重新计算Kt     实际使用的流体温度往往同设计时预计的流体温度有明显的差异,例如有的热网在设计时所有用户的蒸汽计量表都按 ℃的过热蒸汽计算,系统投运后发现,有1/3的远离热源厂的用户蒸汽已进入饱和状态,其蒸汽压力以0.7MPa(表压)计,相应的温度按170℃计,则按式(9.1)计算温度变化引入的误差为

                 

式中        ——按设计条件计算的流量系数,P/L;

* ——按实际温度计算的流量系数,P/L。

显然,由此引入的误差是可观的。

解决这一问题的办法是按照流体的实际温度重新计算流量系数。如果计量数据用于贸易结算,可能还要编写计算书并履行结算双方确认的手续。

9.1.2 发生体迎流面堆积产生的影响

  如果被测流体中存在黏性颗粒或夹杂较多纤维物质,则可能会逐渐堆积在旋涡发生体迎流面上,使其几何形状和尺寸发生变化,因而流量系数也相应变化(见图9.1)。据日本Oval公司工作人员著文透露模拟试验结果,在该公司三角柱发生体端的堆积物厚度 为0.01D的附加误差为-2%; 为0.02D时,附加误差为-3.4%[8,9]

                

                      图9.1  发生体迎流面堆积及影响

9.1.3   发生体锐缘磨损产生的影响

涡街流量计旋涡发生体的迎流面的两条棱边正常情况下是锐利的,但若被测流体中含有固形物,则锐缘很容易被磨损而变成圆弧,虽然流量系数K对边缘的锐利度的变化不像孔板流量计那样敏感,但由于几何形状和尺寸发生了变化,也会引气流量系数的变化。横河公司对旋涡发生体锐缘变鈍同标准孔板锐缘变鈍对流量系数的影响做过测试,发现在相同的圆弧半径的情况下,涡街流量计流量系数的相对变化率比孔板流量系数的相对变化率小得多[2],其相互关系如图9.2所示。

 从图9.2可清楚地看出,随着锐缘半径 地增大,孔板的流量系数和涡街流量计的流量系数都相应增大,但因流量系数的定义不相同,对流量测量误差的影响却相反。其中孔板流量系数的增大却使流量示值成正比地增大。

         

                      图9.2  锐缘磨损及其影响

选择耐磨性优良的材质制造发生体,是改善磨损的积极方法。一旦发现磨损,应对仪表的流量系数重新标定,当磨损严重,流量系数变化太大时。应考虑更换发生体。

9.1.4 管道内径引入的误差

  与涡街流量计连接的管道,其内径与涡街流量计测量管内径完全一致的情况并不很多,尤其是大家喜欢使用的进口涡街流量计和引进技术生产的涡街流量计。因为外国的无缝钢管管径标准与中国标准不一致,例如名义管径6 的无缝钢管,国外标准为外径176mm,而中国为159mm,相差较多。另一个原因是名义管径标准相同的无缝钢管,由于壁厚规格差别大,内径也产生较大差异。

在实流标定中发现,管道内径等于或略大于涡街流量计测量管内径时,流量示值稳定,流量系数正常。但若管道内径小于测量管内径时,流量示值出现强烈的噪声,这是因为流体流过截面积突变的管段时产生二次流所致,如图9.3(a)所示。在管径大于测量管内径时,也有二次流产生,但因二次流存在的部位在测量管之外,对仪表示值影响不明显,如图9.3(b)所示。

             

        (a)                                        (b)

                 图9.3  流通截面积突变引发二次流

当管道内径小于测量管内径(3%以内)时,虽然不会对仪表本身所固有的流量系数产生影响,但因流通截面积突变引起表现流速变化而可能产生附加测量误差。这时可通过修正流量系数Km来补偿,其修正系数FD的表达式为[1]

             FD 2

式中    ——测量管实际内径;

        ——管道实际内径。

经过修正的流量系数

                                  (9.2)




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