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压缩空气流量计与配管同轴度对流量测量影响的实验研究
点击次数:1704 发布时间:2015-06-26

  在常规测量中,压缩空气流量计是通过法兰、管接头或焊接方式与前后直管段(下文简称配管)连接,配管要为仪表提供一定长度的上、下游直管段,因此它的内径应与传感器内径一致。如果配管内径Dp与压缩空气流量计内径Db有差异,其差异应在0.95Db≤Dp≤1.10Db范围内。在满足该范围的前提下,配管与传感器同心,同轴度应小于0.05Dp。但由于目前市场上各生产厂家的压缩空气流量计内径不统一、国内外无缝钢管标准不一致、密封垫的老化导致的凸入管道以及各种管道的混用、滥用,导致了现场安装使用中,配管与传感器同轴度并不一定能满足0.05Dp的条件。
实验中选取一台重复性较好的压缩空气流量计,在实验室环境条件下,人为使传感器与配管发生一定量的偏移,即改变二者的同轴度,模拟现场安装过程可能出现的不规范现象,将偏移情况下测量获得的仪表系数、仪表高区相对误差和高区重复性与规范安装条件下的数据进行对比,分析不同偏移情况对流量测量的影响。
一、实验方法
  选取一台准确度等级1.0级、重复性较好、公称通径DN50mm的流量计,流量范围为(30~300)m3/h,使用扩展不确定度为0.23%的音速喷嘴式气体流量标准装置对其进行仪表系数标定,经游标卡尺测量,传感器内径Db为47.36mm,配管内径Dp为49.52mm,满足0.95Db≤Dp≤1.10Db的条件。使传感器从上、下、左、右4个方向(从管道入口处观察)分别发生5mm和10mm的偏移量(事先在传感器外框架上测量并标注好),改变二者的同轴度,测得压缩空气流量计流量范围内5个点(Qmax、0.4Qmax、0.22Qmax、0.2Qmax、Qmin)的仪表系数(按照JJG1029-2007《压缩空气流量计检定规程》计算后的高区仪表系数)及其高区重复性(Qmax~0.2Qmax之间各个点的zui大值),并与规范安装条件下测得的对应数据进行比对。实际偏移示意图如图1所示(实线为配管内径剖面图,虚线为传感器内径剖面图)。

二、实验数据
  依据不同的偏移情况,测量所得的数据如表1所示。
三、曲线及数据分析
1.8种偏移情况与规范安装条件下的仪表系数偏差对比
图2中,从同一方向上,偏移10mm比偏移5mm的仪表系数偏差要更大一些,向上、向下偏移比向左、向右偏移的偏差要大,特别是当向上偏移10mm时,仪表系数偏移量达到-23.79%。究其原因,向上偏移导致部分气流从漩涡发生体下侧通过,这部分气流未产生漩涡分离,仪表的输出脉冲数相应减少,频率降低,导致仪表系数偏小。

2.8种偏移情况与规范安装条件下的仪表高区重复性对比准确度等级为1.0级的压缩空气流量计在高区的重复性限为0.33%,图3中,除去向下、向左、向右偏移5mm3种情况,其余偏移情况的重复性均已超差,偏移10mm的重复性比偏移5mm要扩大4~14倍不等,特别是向上偏移10mm甚至达到了6%,超过重复性限17倍之多。
3.8种偏移情况与规范安装条件下的单点(Qmax)仪表系数、示值误差及重复性比较表2中,Qmax该点,向上偏移5mm和10mm两种情况的仪表系数相对于规范安装条件下
的偏移量zui大,且都是走向负偏差;向上偏移的示值误差值在所有偏移情况中也是zui大的,分别达到了-1.08%和-6.46%,而在重复性方面,只有向上偏移10mm的0.41%明显超过了重复性限0.33%,其余各种情况的重复性均在重复性限的1/2以内。
纵观所有偏移情况,与规范安装条件下的数据进行对比,可以得出如下结论:
1.现场安装过程中要尽量控制偏移量,仅5mm的偏移量将使仪表系数、仪表相对误差和重复性发生不同程度的偏移。针对某一个方向的偏移,偏移量越大,仪表系数偏移量的数值也越大,重复性越不理想。
2.上述8种偏移情况,只有向下偏移5mm、向左偏移5mm、向右偏移5mm3种情况下的仪表相对误差和重复性均满足准确度等级1.0级的要求,其余5种偏移情况不能保证仪
表相对误差和重复性均满足相应准确度等级。

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