摘要(yao):利用π定(ding)理推導(dǎo)出孔闆(pan)、文丘裏(lǐ)、電磁及(ji) 渦輪流(liú)量計 水(shuǐ)力特性(xing)。将4種流(liú)量計 串(chuan)聯組成(cheng)測試裝(zhuāng)置進行(hang)試驗研(yán)究,利用(yong)軟件采(cǎi)集各流(liú)量計測(ce)試數據(jù),與稱重(zhong)法測量(liang)數據進(jìn)行對比(bi)。用Origin軟件(jian)繪出流(liú)量曲線(xian),分析在(zài)不同流(liu)量條件(jian)下各種(zhǒng)流量計(ji)的精度(du)和誤差(chà)率,以期(qi)爲流量(liang)計的選(xuan)型和應(yīng)用提供(gong)有價值(zhí)的參考(kao)依據。
　　在(zai)泵的運(yùn)行與調(diao)節中,對(duì)泵流量(liàng)的測量(liàng)是泵性(xing)能檢測(ce)的重要(yào)指标,實(shi)際中要(yào)用到大(da)量的流(liú)量計,流(liú)量計性(xing)能将直(zhí)接反映(yìng)出泵的(de)流量精(jīng)度[1-2],因此(cǐ)，有必要(yao)對流量(liang)計的性(xìng)能有所(suǒ)了解和(hé)掌握。本(ben)文對常(chang)用的4種(zhǒng)流量計(jì)進行試(shì)驗對比(bi),得出了(le)相關結(jié)論,以期(qi)爲實際(jì)應用及(jí)選型提(tí)供依據(ju)。
1常用的(de)4種流量(liang)計
1.1孔闆(pǎn)、文丘裏(li)流量計(ji)
　　孔闆、文(wen)丘裏流(liu)量計是(shi)基于伯(bo)努利方(fāng)程原理(li).制造的(de)流量儀(yí)表,如圖(tu)1和圖2所(suǒ)示。它利(li)用流體(ti)流經節(jiē)流裝置(zhi)所産生(shēng)的壓差(cha)來測量(liang)流量，因(yīn)此叫作(zuo)差壓流(liú)量計,是(shì)目前應(yīng)用最廣(guang)泛的一(yī)類流量(liàng)測量儀(yi)表。其特(te)點是:所(suǒ)測介質(zhì)爲單相(xiang)、均質的(de)牛頓流(liu)體，在通(tōng)過節流(liú)裝置時(shi)不發生(shēng)相變和(hé)析出雜(zá)質,在節(jiē)流裝置(zhi)中不得(de)有物質(zhì)黏附或(huo)聚集。适(shi)用于圓(yuán)管和上(shàng)下遊有(you)較長間(jiān)距的直(zhí)管段。流(liú)動應連(lian)續、穩定(dìng),流線與(yǔ)管軸線(xian)平行。節(jiē)流裝置(zhì)結構簡(jian)單,使用(yòng)壽命長(zhǎng),适應性(xìng)比較廣(guǎng)，能夠測(ce)量各種(zhǒng)工況下(xia)的流體(tǐ),精度可(kě)達.±1%;但其(qí)壓力損(sǔn)失較大(dà),刻度呈(chéng)非線性(xìng)。
 
1.2電磁流(liú)量計
　　 電(dian)磁流量(liàng)計 是基(jī)于法拉(lā)第電磁(ci)感應定(ding)律制成(cheng)的測量(liàng)導電性(xing)液體的(de)儀表,如(rú)圖3所示(shi)。即利用(yòng)電磁感(gan)應原理(li)來測量(liàng)導管中(zhōng)導電液(yè)體的平(ping)均流速(su)。
 
　　其(qí)特點是(shì):測量通(tōng)道爲光(guāng)滑直管(guǎn),不會阻(zǔ)塞,适用(yong)于測量(liàng)含固體(ti)顆粒的(de)液固二(er)相流體(tǐ)(如紙漿(jiang)、泥漿.污(wu)水等),沒(méi)有壓力(lì)損失,所(suo)測體積(ji)流量不(bú)受流體(ti)密度、黏(nian)度、溫度(dù)、壓力和(hé)電導率(lü)(>10-5Ω/cm)的影響(xiang),測量範(fàn)圍大(流(liú)速爲0.3~10m/s),口(kǒu)徑範圍(wei)寬(3mm至3m),測(cè)量精度(du)比較高(gao)(基本誤(wu)差值的(de)±0.2%~±0.5%),輸出與(yǔ)被測介(jie)質平均(jun1)流速成(cheng)正比，與(yǔ)流動狀(zhuang)态無關(guan),可測量(liang)瞬時脈(mo)動流量(liang)。但是它(ta)不能測(cè)量電導(dao)率很低(di)的液體(tǐ)(如石油(yóu)制品),不(bu)能測量(liàng)氣體、蒸(zheng)汽和含(han)有較大(dà)氣泡的(de)液體,不(bu)能用于(yu)測量較(jiào)高溫度(du)的介質(zhì)(易受外(wai)界電磁(ci)幹擾)。
1.3渦(wō)輪流量(liàng)計
　　渦輪(lún)流量計(jì) 是基于(yu)動量矩(ju)守恒原(yuan)理制造(zào)的速度(du)式流量(liang)儀表,即(jí)利用置(zhì)于流體(ti)中葉輪(lun)的旋轉(zhuan)角速度(du)與流體(tǐ)流速成(chéng)比例的(de)關系,通(tong)過測量(liàng)葉輪的(de)轉速來(lái)反映通(tōng)過管道(dào)的體積(jī)流量,是(shì)目前流(liu)量儀表(biǎo)中比較(jiào)成熟的(de)高精度(du)儀表,工(gōng)作原理(li)如4所示(shi)。
 
　　其特點(diǎn)是:結構(gou)簡單、加(jiā)工零部(bu)件少、重(zhong)量輕、維(wéi)修方便(biàn)、流通能(néng)力大(同(tong)樣口徑(jing)可通過(guò)的流量(liàng)大),易實(shi)現脈沖(chòng)遠距離(lí)傳送,可(ke)适應高(gāo)參數(高(gao)溫、高壓(yā)和低溫(wēn))的測量(liàng)需要,測(ce)量精度(dù)較高,測(cè)量範圍(wéi)較寬，動(dong)态響應(yīng)好,壓力(li)損失較(jiào)小;但是(shì)被測流(liu)體的部(bu)分物性(xìng)對測量(liang)精度有(yǒu)一定的(de)影響,不(bu)能長期(qi)保持校(xiào)準特性(xìng),對被測(ce)介質清(qīng)潔度要(yào)求較高(gao),流體的(de)溫度、黏(nian)度、密度(dù)對儀表(biǎo)指示值(zhi)有較大(dà)影響,由(yóu)于有轉(zhuan)動部件(jiàn)會帶來(lái)磨損,儀(yi)表的使(shǐ)用年限(xiàn)受影響(xiang)。适宜測(ce)量比較(jiao)潔淨的(de)低黏度(dù)液體。
2π定(ding)理推導(dǎo)水力特(te)性
2.1孔闆(pan)、文丘裏(li)流量計(ji)水力特(te)性
　　對于(yú)孔闆、文(wén)丘裏流(liu)量計,流(liú)速ʋ的影(yǐng)響因素(sù)有:進口(kǒu)管徑d1、孔(kǒng)徑(喉徑(jing))d2、流體的(de)密度ρ、動(dòng)力黏度(du)系數μ及(jí)斷面間(jian)壓強差(cha)△p.據π定理(lǐ):
 
　　由(2)式可(ke)知,流量(liàng)Q與流量(liang)系數μQ、管(guǎn)道雷諾(nuò)數Re及管(guǎn)徑與孔(kong)徑比d2/d1有(you)關。
2.2電磁(ci)流量計(ji)水力特(tè)性
　　當流(liu)體的電(dian)導率大(dà)于10-5s/cm時,電(diàn)磁流量(liàng)計 流速(sù)與流體(ti)的物性(xìng)無關,流(liú)速ʋ的影(ying)響因素(sù)有:電磁(cí)感應強(qiáng)度e、磁場(chang)強度B、管(guǎn)道直徑(jìng)D.據π定理(lǐ):
 
　　由(4)式可(ke)知,當磁(cí)場強度(du)B、管道直(zhí)徑D爲常(chang)數時，流(liu)量Q僅與(yu)電磁感(gǎn)應強度(du)e相關且(qie)成正比(bi)。
2.3渦輪流(liu)量計水(shuǐ)力特性(xìng)
　　當渦輪(lun)結構一(yī)定時,渦(wo)輪流量(liang)計流速(sù)v與葉輪(lun)的轉速(su)相關,故(gu)影響因(yin)素有:葉(ye)輪的旋(xuan)轉角速(sù)度w、流體(ti)密度ρ、動(dong)力黏度(dù)系數μ、管(guǎn)徑D、葉輪(lún)轉動的(de)阻力矩(ju)M(包括摩(mo)擦阻力(li)矩和磁(cí)阻尼力(lì)矩等).據(ju)π定理:
 
 
　　由(yóu)(6)式可知(zhī),當管徑(jing)D一定,流(liu)量Q與渦(wo)輪轉速(su)n成--定的(de)比例關(guān)系,和雷(léi)諾數Re、渦(wō)輪旋轉(zhuǎn)阻力與(yu)流體慣(guan)性力之(zhi)比及渦(wō)輪平均(jun)半徑與(yǔ)管徑之(zhī)比相關(guān)。
3試驗裝(zhuāng)置及方(fāng)法
　　試驗(yàn)測試裝(zhuāng)置由電(diàn)磁、渦輪(lun)、文丘裏(lǐ)和孔闆(pan)4個同口(kǒu)徑(中25mm)的(de)流量計(jì),組成串(chuan)聯管路(lu)、自動切(qiē)換控制(zhì)儀、計算(suàn)機測控(kong)系統、自(zi)循環供(gong)水系統(tong)及輔助(zhù)補水機(jī)構,如圖(tú)5所示。
 
　　孔(kǒng)闆流量(liang)計 采用(yong)标準孔(kǒng)闆角接(jie)取壓,β=0.450;文(wén)丘裏流(liú)量計采(cai)用圓錐(zhuī)形文丘(qiu)裏管,β=0.628;電(dian)磁流量(liang)計傳感(gǎn)器型号(hao)LDG-25S,精度1級(jí);渦輪流(liú).量計傳(chuán)感器型(xíng)号LWGY-25A,精度(du)0.5級。輔助(zhu)補水機(ji)構的作(zuò)用是當(dang)用稱重(zhòng)法測量(liàng)時,對水(shuǐ)箱進行(háng)補水以(yi)保持水(shui)箱水位(wei)不變,形(xíng)成管道(dào)内恒速(su)定常運(yun)動。系統(tǒng)管徑φ25mm,流(liú)量範圍(wei)0~3m3/h。各流量(liang)計數據(jù)由計算(suàn)機瞬時(shí)采集。稱(chēng)重法由(yóu)秒表記(ji)錄時間(jian),電子秤(chèng)測試重(zhòng)量,采用(yong)同一流(liu)量測3次(cì),取平均(jun1)值爲測(ce)定流量(liàng)。同一流(liú)量4個流(liu)量計和(he)稱重法(fa)同時測(cè)量,測定(ding)流量值(zhi)各不相(xiàng)同，以稱(chēng)重法爲(wèi)真值基(jī)準，通過(guo)分析對(dui)比,揭示(shì)各自的(de)性能特(te)點。
4試驗(yàn)數據及(ji)分析
　　本(ben)試驗測(ce)得流量(liàng)計及稱(chēng)重法5組(zu)實驗數(shù)據,按試(shi)驗順序(xù)計算彙(hui)總如表(biao)1和表2所(suǒ)示。爲了(le)便于研(yán)究,将稱(chēng)重法測(ce)量數據(jù)爲X軸,各(gè)流量計(jì)數據與(yu)稱重法(fǎ)數據之(zhī)差爲Y軸(zhóu),以及相(xiàng)對誤差(chà)爲Y軸,利(lì)用Origin軟件(jian)繪流量(liàng)曲線如(rú)圖6、圖7所(suǒ)示。
 
 
　　分析(xi)圖6和圖(tu)7,當流量(liàng)0.451m3/h時,管中(zhōng)水速爲(wèi)0.255m/s,雷諾數(shu)Re=6336,處于紊(wěn)流狀态(tai)。對于電(dian)磁流量(liàng)計,測量(liàng)精度主(zhǔ)要受傳(chuán)感器性(xing)能的影(ying)響，流速(sù)較低時(shi)積聚在(zai)電極上(shang)的電荷(he)較少,受(shou)縱向速(sù)度影響(xiǎng)明顯,因(yin)此出現(xiàn)較大的(de)偏差;在(zai)流量逐(zhú)漸增加(jiā)的過程(cheng)中,縱向(xiàng)速度的(de)影響逐(zhú)漸減小(xiǎo),誤差減(jiǎn)小,精度(dù)、可靠性(xìng)增加,說(shuō)明電磁(ci)流量計(ji)在小流(liu)量時精(jīng)度較低(di)。對于渦(wo)輪流量(liàng)計,流量(liàng)與渦輪(lun)轉速成(chéng)比例,與(yǔ)儀表常(cháng)數有關(guān),小流量(liàng)時出現(xian)偏差,測(cè)量值偏(piān)小,這是(shì)因爲此(cǐ)時葉輪(lún)的機械(xie)摩擦阻(zu)力及磁(ci)阻尼力(lì)矩相對(duì)旋轉力(li)矩較大(dà)，因此所(suǒ)測的流(liu)量值偏(pian)小;随着(zhe)流量的(de)增加,旋(xuán)轉力矩(jǔ)增大,誤(wù)差逐漸(jiàn)減小,精(jing)度、可靠(kao)性增加(jia)。.對于文(wen)丘裏流(liú)量計,屬(shǔ)于平緩(huǎn)節流,所(suǒ)測過程(chéng)中受旋(xuan)渦影響(xiǎng)較小，且(qie)沒有旋(xuán)轉部件(jiàn),精度取(qǔ)決于試(shi)驗标定(ding),因此精(jing)度、可靠(kao)性較高(gāo),說明文(wen)丘裏流(liu)量計适(shi)應性較(jiao)廣。對于(yú)孔闆流(liu)量計,小(xiao)流量時(shí)所測數(shu)據偏大(dà),這是因(yin)爲此時(shi)壓差△p較(jiào)小，易受(shou)流體擾(rǎo)動的影(yǐng)響,孔闆(pǎn)前後區(qu)域存在(zài)旋渦，因(yin)而測量(liang)偏差較(jiào)大;随着(zhe)流量的(de)增加,旋(xuan)渦的影(yǐng)響減小(xiao),精度、可(kě)靠性增(zēng)加,說明(míng)孔闆流(liu)量計不(bu)适于測(cè)量較小(xiao)流量。流(liu)量從0.745m3/h增(zēng)加1.899m3/h的過(guò)程中,電(dian)磁流量(liang)計的精(jing)度要略(lue)高于渦(wo)輪、文丘(qiū)裏和孔(kǒng)闆流量(liang)計,精度(dù)都能達(da)到1級。流(liu)量從1.899m3/h增(zeng)加2.963m3/h的過(guo)程中,各(ge)流量計(jì)精度都(dōu)較高,表(biǎo)現在圖(tu)7中的曲(qǔ)線趨于(yú)一點。
　　以(yi)上分析(xī)可知,電(dian)磁、渦輪(lún)、孔闆流(liú)量計均(jun)不适于(yu)較小的(de)流量，而(er)文丘裏(lǐ)流量計(ji)因爲壓(yā)損小,對(duì)旋渦不(bú)敏感,較(jiào)接近真(zhēn)值。大流(liu)量時各(gè)流量計(jì)都有一(yī)定的波(bō).動,但測(ce)值接近(jin)真值,說(shuō)明它們(men)的性能(neng)是可靠(kao)的。
5結語(yǔ)
　　通過本(běn)次試驗(yan)可知,在(zài)小流量(liàng)時,孔闆(pǎn)與電磁(ci)流量計(ji)的數據(ju)偏大、相(xiàng)對誤差(cha)也較大(da),渦輪流(liú)量計數(shù)據偏小(xiǎo)、相對誤(wù)差也較(jiao)小,文丘(qiū)裏流量(liàng)計則接(jiē)近真值(zhí);大流量(liang)時各流(liú)量計讀(dú)數都有(you)一定偏(pian)差,但所(suo)測值接(jiē)近真值(zhí)，說明性(xing)能都較(jiao)可靠。

本(ben)文來源(yuan)于網絡(luò),如有侵(qīn)權聯系(xì)即删除(chú)！