整流式流量計(jì)實(shí)驗(yàn)情況介紹

PAGE7-整流式流量計(jì)實(shí)驗(yàn)情況介紹一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康碾m然此種流量計(jì)，以前已有一些生產(chǎn)了（如：羅斯蒙特公司幾年前就推出的4孔結(jié)構(gòu)的多孔板；上?？蒲蠊就瞥龅摹捌胶馐搅髁坑?jì)”，我公司也根據(jù)一些用戶的特殊要求進(jìn)行過個(gè)別的供貨），但畢竟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不多。而我們認(rèn)為做為一個(gè)好的流量計(jì)產(chǎn)品來進(jìn)行推薦的話，還是應(yīng)該更加心中有數(shù)才是對(duì)客戶、對(duì)市場(chǎng)的真正負(fù)責(zé)任，因此我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的實(shí)際情況，做了一些測(cè)試實(shí)驗(yàn)。二、整流式流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)情況（一）測(cè)試依據(jù)1、JJG640-94《差壓式流量計(jì)》檢定規(guī)定2、流量計(jì)算公式：eq\o\ac(○,1)在實(shí)驗(yàn)中、、是已知的，是用差壓變送器進(jìn)行測(cè)量的值。eq\o\ac(○,2)測(cè)量時(shí)，實(shí)際主要是標(biāo)定，計(jì)算的不確定度（誤差），從公式中看出“”的準(zhǔn)確性實(shí)際直接影響到流量測(cè)量的準(zhǔn)確性。（二）實(shí)驗(yàn)條件1、實(shí)驗(yàn)裝置：北京航天部101所水流量測(cè)試裝置，裝置精度0.05%2、實(shí)驗(yàn)管道：DN1003、實(shí)驗(yàn)配套用差壓變送器3臺(tái)：羅斯蒙特3051系列差壓變送器，精度0.075%，量程分別為：0~6Kpa、0~60Kpa、0~248Kpa。4、現(xiàn)場(chǎng)管道及阻力件輔設(shè)情況（見下圖）節(jié)流裝置前阻力件形式為一個(gè)90°彎頭后接約2D長(zhǎng)的漸縮管（從DN150縮到DN100）。按照GB2624-2006標(biāo)準(zhǔn)孔板對(duì)前管段要求，我們依據(jù)阻力件為同一個(gè)平面兩個(gè)90°彎頭，值為0.6時(shí)要求的前直管段為30D進(jìn)行理想狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)，并以此數(shù)據(jù)作為其它試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)此的標(biāo)準(zhǔn)值。（三）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1、直管段足夠長(zhǎng)（30D）條件下三種不同結(jié)構(gòu)型式的多孔孔板流出系數(shù)重復(fù)性、線性度的實(shí)驗(yàn)（圖）（雷諾數(shù)從，該裝置由于壓頭的限制最大流量只能做到此處，這是說在時(shí)）。2、節(jié)流裝置前為5D直管段長(zhǎng)度時(shí)，流出系數(shù)重復(fù)性、線性度的實(shí)驗(yàn)。3、節(jié)流裝置前為2D直管段長(zhǎng)度時(shí)，流出系數(shù)重復(fù)性、線性度的實(shí)驗(yàn)。4、3種取壓方式的比較試驗(yàn)。5、3種值的多孔板的實(shí)驗(yàn)（選取一種結(jié)構(gòu)的多孔板）。6、壓力損失的實(shí)驗(yàn)。（四）實(shí)驗(yàn)情況1、三種結(jié)構(gòu)多孔板在理想條件下（前3D直管段）（1）實(shí)驗(yàn)顯示三種板的重復(fù)性都不錯(cuò)，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的重復(fù)性≤0.1%，總體均沒有超過0.2%；（2）A型板的實(shí)驗(yàn)效果相對(duì)最好：eq\o\ac(○,1)重復(fù)性好eq\o\ac(○,2)在量程1：12（），流出系數(shù)的線性度在0.3%以內(nèi)（3）B型板（中間開孔）的實(shí)驗(yàn)效果相對(duì)差一些，主要是流出系數(shù)的線性較差2、節(jié)流裝置前不同直管段長(zhǎng)度多孔板流出系數(shù)重復(fù)性、線性度的實(shí)驗(yàn)因?yàn)锳型板的試驗(yàn)情況不錯(cuò)，我們以A型板做的前直管段長(zhǎng)度不同時(shí)的實(shí)驗(yàn)。共做了前5D和前2D直管段長(zhǎng)度試驗(yàn)，多孔板用的。（1）前直管段長(zhǎng)度為5D時(shí)，雷諾數(shù)在之間a、流出系數(shù)的重復(fù)性＜0.1%b、流出系數(shù)與理想狀態(tài)下（30D）流出系數(shù)的相對(duì)誤差均不超過0.4%c、線性度不超過0.5%（2）前直管段長(zhǎng)度為2D，雷諾數(shù)在之間a、流出系數(shù)的重復(fù)性b、流出系數(shù)與理想狀態(tài)下的流出系數(shù)的相對(duì)誤差，當(dāng)＞時(shí)為0.8%左右；當(dāng)＜時(shí)超2%左右c、線性范圍變窄，即如圖所示3、不同值多孔板的實(shí)驗(yàn)做了三種值多孔板的實(shí)驗(yàn)（多孔板為A型）：=0.4031、0.60317、0.6784。（1）三種值的多孔板的重復(fù)性都可以，均＜0.2%（2）流出系數(shù)線性度的情況與標(biāo)準(zhǔn)孔板的非常相似（即：=0.6左右），在很寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi)（1：12），線性度在0.5%之內(nèi)；而小和大的線性度好的范圍相對(duì)窄一些4、取壓方式問題從我們的試驗(yàn)情況看，取壓方式對(duì)取出準(zhǔn)確的信號(hào)還是很有影響的，單點(diǎn)取壓流量系數(shù)的波動(dòng)較大，重復(fù)性差一些。（尤其在直管段短時(shí)）5、壓力損失試驗(yàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們?cè)诒本?01所測(cè)試裝置和天津大學(xué)自動(dòng)化系的水流量裝置上分別做了實(shí)驗(yàn)。從試驗(yàn)的情況看：（1）這種結(jié)構(gòu)節(jié)流裝置壓損變化的規(guī)律與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的規(guī)律是相同的，與有關(guān)，與差壓的大小有關(guān)。（2）總的壓力損失要比標(biāo)準(zhǔn)孔板小，但并不像有些宣傳中所說的接近文丘利管，比標(biāo)準(zhǔn)孔板小70%。這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們打算再做一些，以便摸出較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)（五）實(shí)驗(yàn)小結(jié)總的講我們的試驗(yàn)做的還是比較少的，還有待今后進(jìn)一步的積累試驗(yàn)數(shù)據(jù)。但我們認(rèn)為通過已做的實(shí)驗(yàn)，有些問題還是可以給出一些定性的結(jié)論的。1、此種結(jié)構(gòu)的流量計(jì)的整流效果還是非常不錯(cuò)，確實(shí)能在不降低儀表精度的前提下，大大降低對(duì)儀表前直管段長(zhǎng)度的要求。2、由于此種儀表將整流元件與測(cè)量元件結(jié)合在一起，大大降低了儀表的總體成本，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)安裝使用上更方便。3、當(dāng)前直管段長(zhǎng)度≥5D時(shí)，采用實(shí)驗(yàn)室理想直管段長(zhǎng)度的標(biāo)定數(shù)據(jù)時(shí)，其流出系數(shù)的不確定度應(yīng)該在0.5%左右；如果在實(shí)驗(yàn)室采用模擬現(xiàn)場(chǎng)直管段長(zhǎng)度進(jìn)行標(biāo)定的話，其流出系數(shù)的不確定度還會(huì)更高。4、當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)前直管段長(zhǎng)度＜5D≥2D時(shí)，建議不要采用實(shí)驗(yàn)室理想直管段長(zhǎng)度的標(biāo)定數(shù)據(jù)，而盡量采用近似模擬現(xiàn)場(chǎng)的直管段長(zhǎng)度來進(jìn)行標(biāo)定，這樣其流出系數(shù)的不確定度也會(huì)達(dá)到0.5%左右。5、當(dāng)應(yīng)用儀表測(cè)量的流量范圍較寬，且下限＜時(shí)（即流量較小時(shí)），標(biāo)定的范圍一定要寬。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，可在數(shù)據(jù)處理時(shí)采用分段補(bǔ)償?shù)姆椒?，提高測(cè)量的精度。6、此類流量計(jì)由于影響流出系數(shù)的因素相對(duì)比較多。而目前根本沒有大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作依托，因此出廠前必須逐臺(tái)進(jìn)行標(biāo)定。不標(biāo)定，其誤差是無法確定的。7、建議采購(gòu)此類儀表以流量計(jì)的型式（即：帶著差壓變送器）。這樣在標(biāo)定時(shí)連著差壓變送器一起標(biāo)定，可提高整體儀表的測(cè)試精度。三、幾個(gè)需要注意和探討的問題1、關(guān)于差壓式流量計(jì)的測(cè)量精度問題整流式流量計(jì)也屬于差壓類的流量計(jì)，因此在測(cè)量使用中與其它類差壓式流量計(jì)具有很多共同點(diǎn)的。目前在實(shí)際中應(yīng)用的所有差壓類流量計(jì)的誤差都不能單純只考慮流量傳感元件的不確定度，至少還應(yīng)該考慮差壓變送器的精度、測(cè)量介質(zhì)的密度（也就是在實(shí)際應(yīng)用中常說的溫壓補(bǔ)償功能）的影響。目前從我國(guó)的流量實(shí)驗(yàn)裝置情況看，儀表能達(dá)到0.2%已是相當(dāng)不錯(cuò)的，所以有些宣傳講這種整流式流量計(jì)的精度是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置精度的5~10倍，是不可能的、是誤導(dǎo)宣傳。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中給出的流出系數(shù)的不確定度是不需標(biāo)定就可以確定的，目前在所有差壓類流量計(jì)中只有標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置可以不單獨(dú)標(biāo)定，但因此就對(duì)其它條件提出了苛刻的要求（如：直管段長(zhǎng)度，幾何尺寸的嚴(yán)格要求等）。其它所有的差壓式流量計(jì)（包括：V錐、楔型、均速管、多孔整流式等）都必須單獨(dú)標(biāo)定，尤其做為計(jì)量用的。如果標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置單獨(dú)標(biāo)定的話，其精度也可以大大提高，比如：eq\o\ac(○,1)我公司曾經(jīng)為航天系統(tǒng)標(biāo)定過標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，標(biāo)定的結(jié)果為流出系數(shù)不確定度為0.2%（而在標(biāo)準(zhǔn)給的不用標(biāo)定情況下最小不確定度為0.8%）；eq\o\ac(○,2)這次在101所進(jìn)行壓損測(cè)試時(shí)我們也對(duì)標(biāo)準(zhǔn)孔板進(jìn)行了一下測(cè)試最后的結(jié)果進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)當(dāng)在實(shí)際的阻力元件條件下（即前5D直管段的情況下）計(jì)算出流出系數(shù)與理論計(jì)算值（根據(jù)公式）相對(duì)誤差只為0.5%。所以有些宣傳資料和文章中拿一些差壓類流量計(jì)的標(biāo)定值去與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中給的不確定度進(jìn)行比較是不合適的，也是一種誤導(dǎo)。各種流量?jī)x表都有它的優(yōu)缺點(diǎn)和適用的范圍，合理選擇適合的儀表才是最重要的。2、分段補(bǔ)償問題從我們對(duì)差壓類儀表的了解和使用以及各種此類儀表試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析看，這類儀表流出系數(shù)的線性度是與雷諾數(shù)、值有關(guān)的。當(dāng)流量計(jì)測(cè)量的流量范圍度（也有稱量程比）如果比較寬，且下限雷諾較低時(shí)，用一個(gè)流出系數(shù)來計(jì)算流量，有時(shí)帶來的測(cè)量誤差是比較大的。因此，為提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，建議當(dāng)測(cè)量的量程比較寬時(shí)采用分段補(bǔ)償?shù)姆绞健ｋS著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，做到這一點(diǎn)已經(jīng)不是什么難題了。我公司幾年前開發(fā)了帶分段補(bǔ)償?shù)牧髁糠e算儀，在實(shí)際使用中效果還是很好的。如果變送器后端接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，也可用專用的軟件，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行分段或逐點(diǎn)補(bǔ)償，從而提高測(cè)量的精度。這個(gè)問題對(duì)差壓類的流量計(jì)基本都是適用的。3、關(guān)于流量測(cè)量范圍度問題由于差壓式流量計(jì)流量的平方與差壓成線性關(guān)系，因此這就在某種程度上限制了差壓式流量計(jì)測(cè)量的范圍。再由于孔板等標(biāo)準(zhǔn)流量裝置是一種應(yīng)用歷史非常長(zhǎng)的流量?jī)x表，尤其在差壓變送器比較早期的時(shí)代，這個(gè)問題比較明顯。長(zhǎng)期以來在人們的觀念中好像形成一個(gè)固定的概念“孔板測(cè)量范圍窄”。甚至有些人不明白造成測(cè)量范圍窄的主要原因，還錯(cuò)誤的宣傳V錐等差壓流量傳感器的測(cè)量范圍度比孔板寬等。其實(shí)所有差壓類流量計(jì)測(cè)量范圍度比較受限制是一樣的，因?yàn)槠浠緶y(cè)量原理是相似的。但是隨著差壓變送器精度、水平、質(zhì)量的提高，隨著差壓變送器智能化程度的提高、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的提高，我認(rèn)為在某種程度上給予了差壓式流量計(jì)一個(gè)新的生命力。當(dāng)使用高精度差壓變送器時(shí)，單臺(tái)差壓變送器，只要選擇差壓合理（例如：羅斯蒙特3051CD2型，差壓的可調(diào)范圍0.622~62.2Kpa，當(dāng)選擇差壓為60Kpa，流量上限為100t/h時(shí)，流量下限為10t/h，即上限的時(shí)，差壓為0.6Kpa，這時(shí)差壓變送器的精度在0.15%是沒有問題的，因此流量測(cè)量的不確定度在1.5%應(yīng)該沒有問題，甚至可以提高。從我們使用的情況看，高精度好的差壓變送器在差壓選擇恰當(dāng)時(shí)，單臺(tái)變送器范圍度做到1：13，兩臺(tái)變送器范圍做到1：20、1：30都是可以的。我們配合航天部101所開發(fā)了可以同時(shí)接兩臺(tái)差壓變送器的流量積算儀，最大的測(cè)量范圍可達(dá)到1：40。這種表在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用已達(dá)到五年之久，得到用戶的好評(píng)。在實(shí)際應(yīng)用中，用雙變送器來保證寬范圍，高精度的測(cè)量是一種很不錯(cuò)的方法，這種技術(shù)在國(guó)外早已應(yīng)用，并在進(jìn)口產(chǎn)品中都有采用。4、關(guān)于變送器的