摘要(yào)：對V錐流量計(ji) 抗擾動特性(xìng)有助于厘清(qing)V錐流量計的(de)計量性能。将(jiāng)成㊙️套圓片型(xíng)漩渦、圓片型(xing)剖面擾動發(fa)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(shang)，進行擾動對(dui)V錐流量計測(ce)量性能影響(xiǎng)的試驗。通過(guo)分析得出了(le)未安裝與安(an)裝擾動🌈發生(sheng)器時流量的(de)相對誤差。結(jie)果表明，上、下(xià)遊0D、3D處擾動對(duì)V錐流量計測(cè)量性能的影(ying)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(yā)式流量計測(cè)量性能帶㊙️來(lai)🥵的影響，節流(liu)裝置的安裝(zhuang)使用應具備(bei)相應的管道(dao)條件，上下遊(you)配置的直💰管(guǎn)段長度須滿(mǎn)足相關技術(shu)要求💞。對于目(mù)前仍廣泛使(shi)用❓的标準孔(kǒng)闆來說，隻要(yào)按标準[1-2]設計(jì)、制造，前後直(zhi)管段的配管(guan)長度、内徑、圓(yuán)度等滿足規(guī)範要求，安裝(zhuang)使用前無需(xū)實流标定就(jiù)可估算其測(cè)量誤差。在各(gè)類技術交流(liu)及推🔆介資料(liao)中，認爲V錐流(liú)量計具有❄️流(liu)體自整♍流能(neng)力，抗流動幹(gan)擾性能強，直(zhi)管段要求低(dī)的特點，提出(chu)前1D～3D、後0D～1D直管段(duan)，有些甚🏃至提(ti)出了不需要(yào)配置直管段(duan)就可正常使(shǐ)用。對于提出(chū)直管段上述(shu)要求的合理(li)性與科學☂️性(xing)，由于沒有擾(rao)動對V錐流量(liang)計測量性能(néng)的影響進行(hang)系🤟統的研究(jiu)，使得配多♊長(zhang)的直📞管段才(cai)合适沒有足(zú)夠的實驗數(shù)據支撐，對此(ci)業界🌏一直持(chí)有不同的看(kàn)法，急需通過(guò)實驗來獲得(de)答案。V錐流量(liang)計是一種🐉差(chà)壓式流量儀(yi)表，雖然其結(jié)構具有一定(dìng)的自整流能(neng)力，但其不對(duì)稱的取壓結(jie)構，錐體與管(guǎn)道的同軸度(du)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(kě)避免地會産(chan)生測量附🏒加(jiā)誤差，更沒有(you)形成成套的(de)技術手冊用(yong)于指導設計(ji)、生産、安♻️裝與(yǔ)使用。爲了獲(huo)得第一手資(zi)料，一台口徑(jìng)DN50，β爲0.6的V錐流💔量(liàng)傳感器，并配(pei)置測量範圍(wéi)爲6kPa，精度爲0.2級(jí)，低🐪零漂 差壓(yā)變送器 ，其輸(shu)入差壓與輸(shū)出電流設置(zhì)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(wei)半數字多用(yòng)☂️表用于指示(shi)差壓變送器(qì)輸出電流值(zhi)；工作介質水(shuǐ)爲📞牛頓流體(ti)，連續并充滿(mǎn)圓管及👄節流(liú)件，并采💋用成(cheng)套擾動器對(duì)V錐流量計進(jin)行抗擾動💚性(xìng)能的實❤️流測(ce)試。
1試驗結果(guǒ)
1.1前直管段0D、3D處(chù)擾動試驗
　　在(zài)前直管段0D、3D處(chù)分别安裝圓(yuán)片型擾動發(fa)生器，圓片🏃‍♀️型(xíng)🙇🏻左漩漩渦擾(rǎo)動發生器，如(rú)圖1所示，圓片(pian)型右漩漩渦(wo)擾動發生器(qì)，如圖2所示，圓(yuán)片型速度剖(pou)面流動擾動(dòng)發生器，如圖(tú)3所示，短💋接環(huán)如圖4所示。

　　圓片(pian)型左漩、右漩(xuán)漩渦擾動發(fa)生器可産生(shēng)類似于直角(jiao)連接的兩個(ge)90°彎管所引起(qi)的漩渦。圓片(pian)型速度剖面(mian)流動擾動發(fa)生器可産生(sheng)類似于突出(chū)的管道接頭(tóu)或尚未全📞開(kai)的閘⁉️閥所引(yǐn)起的漩渦。利(lì)用現有的工(gōng)作條件，在直(zhi)管段0D處從DN40直(zhi)接擴大到㊙️DN50，使(shi)流動截面突(tū)然擴大，模拟(nǐ)日常使用中(zhong)可能遇到的(de)管道條‼️件，研(yan)究當管道口(kou)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(piàn)型右漩漩渦(wō)擾動發生器(qi)、圓片型速度(du)剖面流動擾(rǎo)動發生器是(shì)依據參考文(wén)獻[3]附錄B而設(she)計制作。前直(zhi)管段0D、3D設🥰置擾(rao)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(pian)型左漩漩渦(wō)擾動發生㊙️器(qi)、圓片型右漩(xuán)漩渦擾動發(fa)生器、圓片型(xing)速度剖面流(liu)動擾動發生(shēng)器，同時進行(háng)了管徑從DN50突(tū)變地縮小到(dao)DN40的試驗。實驗(yan)💃數據如✉️表2所(suǒ)示。


2數據處理(lǐ)
　　由于差壓變(bian)送器的輸出(chu)電流正比于(yu)輸入差壓，設(shè)未安⭐裝擾動(dong)器輸出電流(liú)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(dé)在前直管段(duàn)💋0D、3D處擾動與無(wu)擾動時電流(liú)的相對誤差(chà)曲線，如圖5所(suo)示。後直管💛段(duàn)0D、3D處擾動🐪與無(wu)擾動時電流(liú)的相對誤差(chà)👅曲線，如圖6所(suǒ)示。
　　一般管道(dào)雷諾數ReD＜2300爲層(céng)流狀态，ReD=2000～4000爲過(guo)渡狀态，ReD＞4000爲紊(wen)流狀💔态🚩，流體(tǐ)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(yú)湍流流動狀(zhuàng)态。當🥰管㊙️道内(nei)🐕徑D爲50mm，水的運(yun)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(jī)流量在1.0～2.0m3/h範圍(wéi)内爲過渡狀(zhuàng)态。
　　由于流量(liang)與差壓的方(fāng)差成正比，故(gu)有流量與差(cha)壓變送器輸(shū)出電流的方(fāng)差成正比。則(zé)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(dòng)與無擾動時(shi)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(dui)誤差曲線，如(ru)圖8所示，其中(zhong)将流量小于(yú)0.5m3/h的🈲電流信号(hao)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(xiàng)
　　當流量增大(da)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(zhǔn)裝置上進行(hang)測試時，由于(yú)流量波動太(tài)大已難以讀(du)數。在用玻璃(lí)轉子流量計(ji)進行比對測(cè)量時，能直觀(guan)地✨發現浮子(zǐ)上下大範圍(wei)地沉浮，管道(dào)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(dong)或差壓變送(sòng)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(shi)測輸出電流(liú)僅爲4.117mA，由于差(cha)變的量程爲(wèi)6kPa，對🌂應的差🍓壓(yā)Δp=[（4.117-4）mA/（20-4）mA]×6kPa≈0.044kPa。在流量計靜(jing)态時，若管道(dào)内壓力波動(dong)或引壓管内(nei)氣泡⭕等原因(yīn)導緻引壓管(guǎn)‼️内壓差不平(píng)衡，隻要産生(sheng)44Pa相當于4.5mm水柱(zhù)🙇🏻的液位差，即(jí)可産生高達(dá)1m3/h的虛假流量(liang)[4]。雖然💃🏻V錐流量(liàng)計的壓損相(xiàng)🛀對較小，但産(chan)生的差壓也(yě)相對較低，因(yīn)此，小流量時(shi)🔞的測量誤差(chà)應引起足夠(gou)重視。
4結語
1）在(zài)0D處V錐流量計(jì)具有較好抗(kang)管道口徑突(tū)變的能力。
2）前(qián)、後0D、3D處擾動對(duì)V錐流量計測(cè)量性能的影(yǐng)響不可忽視(shì)❤️。
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(jì)是一個典型(xíng)的懸臂梁結(jie)構，即使是穩(wen)定流✂️在支撐(chēng)🏃杆上流過，發(fa)生“卡門”渦街(jie)是不可避免(miǎn)的，同時受上(shàng)遊來流沖擊(jī)也會産生時(shi)變加速度将(jiāng)誘發流體振(zhèn)蕩，當與懸臂(bì)梁結構産生(sheng)共振時将對(duì)測量結果産(chan)生較大影🏃‍♂️響(xiang)。
由于阻流件(jiàn)類型的複雜(zá)多樣，以及V錐(zhui)流量計的結(jié)構、制造及安(ān)裝等原因，對(dui)擾動産生測(cè)量誤差的研(yán)究将😍是長期(qi)和艱巨的。通(tōng)過擾動對V錐(zhui)流量計測量(liàng)🔴性能影響，抛(pao)磚引玉，将有(you)效助推V錐流(liu)🙇‍♀️量計的進步(bù)與流量的發(fa)展。

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