摘要：對(dui)V錐流量計(ji) 抗擾動特(te)性有助于(yu)厘清V錐流(liu)量計的計(ji)量性能。将(jiang)成套圓片(pian)🏒型漩渦、圓(yuan)片型剖面(mian)擾動發生(sheng)器，分别安(an)裝在V錐流(liu)量計上、下(xia)遊0D、3D處的直(zhi)管段上，進(jin)行擾動對(dui)V錐流量計(ji)測量性能(neng)影響的試(shi)驗。通過分(fen)析得出了(le)未安裝與(yu)安裝擾動(dong)♈發生器時(shi)流量的相(xiang)對誤差。結(jie)⭕果表明，上(shang)、下遊0D、3D處擾(rao)動對🏃‍♂️V錐流(liu)量計測☔量(liang)性能的影(ying)響明顯，在(zai)實際使用(yong)中應引起(qi)足夠的重(zhong)視。
0引言
　　爲(wei)了降低流(liu)體擾動對(dui)差壓式流(liu)量計測量(liang)性能帶來(lai)的影響，節(jie)流裝置的(de)安裝使用(yong)應具備相(xiang)應的管道(dao)條件，上下(xia)遊㊙️配置的(de)直管段長(zhang)度須滿足(zu)相關技術(shu)要求。對于(yu)目前仍廣(guang)🔴泛使用的(de)标準孔闆(pan)來說，隻要(yao)按标準[1-2]設(she)計、制造，前(qian)後直管段(duan)的配管長(zhang)度、内徑☁️、圓(yuan)度等滿足(zu)規範要求(qiu)，安裝使用(yong)前無需實(shi)流标定就(jiu)可估算其(qi)測量誤差(cha)。在各類技(ji)術交流及(ji)推介資料(liao)中，認爲🧡V錐(zhui)流量計具(ju)有🛀流體自(zi)整流能力(li)，抗流動幹(gan)♉擾性能強(qiang)，直管段要(yao)求低的特(te)點，提出前(qian)1D～3D、後0D～1D直管段(duan)，有些甚至(zhi)提出了不(bu)需要配置(zhi)直管段就(jiu)可☎️正常使(shi)用。對于提(ti)出直管段(duan)上述要求(qiu)的合理性(xing)與科學性(xing)，由于沒有(you)擾動對V錐(zhui)流量計測(ce)量性能的(de)影響進行(hang)系統的研(yan)究，使得配(pei)多長的直(zhi)⁉️管段才合(he)适沒有足(zu)夠的實驗(yan)數據支撐(cheng)，對此業界(jie)一直💋持有(you)不同的看(kan)法，急需通(tong)過實驗來(lai)獲得答案(an)。V錐流量計(ji)是一種☎️差(cha)壓式流量(liang)儀表，雖然(ran)其結構具(ju)有一💰定的(de)自整流能(neng)力，但其不(bu)對稱的取(qu)壓結構，錐(zhui)體與管道(dao)的同軸✔️度(du)誤差，管道(dao)、錐體圓度(du)和🏃🏻焊接變(bian)形的影響(xiang)及流場的(de)複雜性，不(bu)可避免地(di)會産生測(ce)量附加誤(wu)差，更沒🌏有(you)形成成套(tao)的技術手(shou)冊用于指(zhi)導設計、生(sheng)産、安裝🥵與(yu)使用。爲了(le)獲得第一(yi)手資料，一(yi)台🌈口徑DN50，β爲(wei)0.6的V錐流👉量(liang)傳感器，并(bing)配置測量(liang)範圍爲6kPa，精(jing)度爲0.2級，低(di)零漂 差壓(ya)變送器 ，其(qi)輸入差壓(ya)與輸出電(dian)流設置爲(wei)線性關系(xi)，以提高小(xiao)流量時💚輸(shu)出電流的(de)靈敏度；配(pei)置0.05級四位(wei)半數字🏒多(duo)用表用于(yu)指示差壓(ya)變送器輸(shu)出電流值(zhi)；工作介質(zhi)水爲牛頓(dun)流體，連續(xu)㊙️并充滿圓(yuan)管及節流(liu)件，并采用(yong)成套擾動(dong)器對V錐流(liu)量計進行(hang)抗擾動性(xing)能的實流(liu)測試。
1試驗(yan)結果
1.1前直(zhi)管段0D、3D處擾(rao)動試驗
　　在(zai)前直管段(duan)0D、3D處分别安(an)裝圓片型(xing)擾動發生(sheng)器，圓片🥵型(xing)左漩漩渦(wo)擾動發生(sheng)器，如圖1所(suo)示，圓片型(xing)右漩漩💛渦(wo)擾❄️動發生(sheng)器，如圖2所(suo)示，圓片型(xing)速度剖面(mian)流動擾動(dong)發生器，如(ru)圖3所示，短(duan)接環如圖(tu)4所示。

　　圓片型(xing)左漩、右漩(xuan)漩渦擾動(dong)發生器可(ke)産生類似(si)于🛀直角✏️連(lian)接的兩個(ge)90°彎管所引(yin)起的漩渦(wo)。圓片型速(su)度剖面流(liu)動擾動發(fa)生器可産(chan)生類似于(yu)突出的管(guan)道❌接頭或(huo)尚未全開(kai)的閘閥所(suo)引起的漩(xuan)渦。利用現(xian)有的工作(zuo)條🛀🏻件，在直(zhi)管段0D處從(cong)DN40直接擴大(da)到DN50，使流動(dong)截面突然(ran)擴大，模拟(ni)日常使用(yong)中可能遇(yu)到的管道(dao)條件，研究(jiu)當管道口(kou)徑突變時(shi)，引起的擾(rao)流對V錐流(liu)量計所産(chan)生的影響(xiang)。值得說明(ming)的是圓片(pian)型左漩漩(xuan)渦擾動發(fa)生器、圓片(pian)型右漩漩(xuan)渦擾動發(fa)☁️生器、圓片(pian)型速度剖(pou)面🌈流動擾(rao)動發生器(qi)是依據參(can)考文獻[3]附(fu)錄🏃‍♀️B而設計(ji)制作。前直(zhi)📧管段0D、3D設置(zhi)擾動器的(de)實驗數據(ju)，如表1所示(shi)。
1.2後直管段(duan)0D、3D擾動試驗(yan)
　　後直管段(duan)0D、3D處分别安(an)裝圓片型(xing)左漩漩渦(wo)擾動發生(sheng)器、圓片型(xing)🈲右☎️漩漩渦(wo)擾動發生(sheng)器、圓片型(xing)速度剖面(mian)流動擾動(dong)發生器，同(tong)時進行了(le)管徑從DN50突(tu)變地縮小(xiao)到DN40的試驗(yan)。實驗數據(ju)如表2所示(shi)。


2數據處理(li)
　　由于差壓(ya)變送器的(de)輸出電流(liu)正比于輸(shu)入差壓，設(she)未安裝擾(rao)動器輸出(chu)電流爲I0，安(an)裝擾動器(qi)後輸出電(dian)流爲I，則輸(shu)出電流的(de)相對誤差(cha)爲[(I-I0)/I0]×100％。可得在(zai)前直管段(duan)0D、3D處擾動與(yu)無擾動時(shi)電流的相(xiang)對誤差曲(qu)線，如圖5所(suo)示。後直管(guan)段0D、3D處擾動(dong)與無擾動(dong)時電流的(de)相對誤差(cha)曲線，如圖(tu)6所示。
　　一般(ban)管道雷諾(nuo)數ReD＜2300爲層流(liu)狀态，ReD=2000～4000爲過(guo)渡狀态，ReD＞4000爲(wei)紊流狀态(tai)，流體雷🆚諾(nuo)數的計算(suan)公式如下(xia)：

式中：
qv——體積(ji)流量，m3/h；
D——管道(dao)内徑，mm；
ν——流體(ti)運動黏度(du)，m2/s
　　 差壓式流(liu)量計 需有(you)适用的雷(lei)諾數ReD範圍(wei)工作于湍(tuan)流流動狀(zhuang)态。當管道(dao)内徑D爲50mm，水(shui)的運動黏(nian)度ν爲1.006×10-6m2/s，雷諾(nuo)數ReD取4000時，則(ze)體積流量(liang)✌️：
qv=DνReD/354×10-3=0.05×1.006×10-6×4000/354×10-3≈5.7×10-4m3/s≈2.0m3/h
　　由此可知(zhi)，體積流量(liang)在1.0～2.0m3/h範圍内(nei)爲過渡狀(zhuang)态。
　　由于流(liu)量與差壓(ya)的方差成(cheng)正比，故有(you)流量與差(cha)壓變送器(qi)輸🧑🏾‍🤝‍🧑🏼出😘電流(liu)的方差成(cheng)正比。則流(liu)量的相對(dui)誤差爲⛱️

　　從(cong)式（2）可得，在(zai)前直管段(duan)0D、3D處擾動與(yu)無擾動時(shi)流量的相(xiang)對誤差曲(qu)線，如圖7所(suo)示，後直管(guan)段0D、3D處擾動(dong)與無擾動(dong)時流量的(de)相對誤差(cha)曲線，如圖(tu)8所示，其中(zhong)将流量小(xiao)于0.5m3/h的電流(liu)信号切除(chu)（當流量值(zhi)較小，電流(liu)I0接近4時，δ将(jiang)很大，沒有(you)實際意義(yi)）。




3試驗中發(fa)現的現象(xiang)
　　當流量增(zeng)大到8m3/h時，在(zai)以電磁流(liu)量計作爲(wei)标準表的(de)🈲水流量标(biao)準裝置上(shang)進行測試(shi)時，由于流(liu)量波動太(tai)大已難以(yi)讀數🚶。在用(yong)🌈玻璃轉子(zi)流量計進(jin)行比對測(ce)量時，能直(zhi)觀地發現(xian)浮子上下(xia)大範圍地(di)沉浮，管道(dao)👅内的壓強(qiang)波動較大(da)🌐，流速場變(bian)化明顯。
　　另(ling)外，由于V錐(zhui)流量計輸(shu)出的差壓(ya)較低，引壓(ya)管液位的(de)微小波動(dong)或差壓變(bian)送器零漂(piao)對流量有(you)着顯著的(de)影響。如在(zai)流量點1m3/h處(chu)，實測輸出(chu)電流僅爲(wei)4.117mA，由于差變(bian)的量程爲(wei)6kPa，對應的差(cha)🚩壓Δp=[（4.117-4）mA/（20-4）mA]×6kPa≈0.044kPa。在流量(liang)計靜态時(shi)，若管道内(nei)壓力波💰動(dong)或引壓😍管(guan)内氣泡等(deng)原因導緻(zhi)引壓管内(nei)壓差不平(ping)💋衡，隻要産(chan)生44Pa相當于(yu)4.5mm水柱的液(ye)位差，即可(ke)産生高達(da)1m3/h的虛假流(liu)量[4]。雖然V錐(zhui)流量計的(de)壓損相對(dui)較小，但産(chan)生的差壓(ya)也相對較(jiao)低，因此，小(xiao)流量時的(de)測量誤差(cha)應引起足(zu)夠重視。
4結(jie)語
1）在0D處V錐(zhui)流量計具(ju)有較好抗(kang)管道口徑(jing)突變的能(neng)力。
2）前、後0D、3D處(chu)擾動對V錐(zhui)流量計測(ce)量性能的(de)影響不可(ke)忽視。
3）配置(zhi)高精度、低(di)零漂差壓(ya)變送器，差(cha)壓引壓管(guan)應具有👅良(liang)好🈚的工作(zuo)狀态，否則(ze)，小信号有(you)效切除的(de)難度較大(da)，并将縮減(jian)成套V錐流(liu)量計的範(fan)圍度。
4）V錐流(liu)量計是一(yi)個典型的(de)懸臂梁結(jie)構，即使是(shi)穩定流在(zai)支撐杆🙇🏻上(shang)流過，發生(sheng)“卡門”渦街(jie)是不可避(bi)免的，同時(shi)受上遊來(lai)流沖擊也(ye)⁉️會産生時(shi)變加速度(du)将誘發流(liu)體振蕩，當(dang)與懸臂梁(liang)結構産生(sheng)共振時将(jiang)對測量結(jie)果産生較(jiao)大影響。
由(you)于阻流件(jian)類型的複(fu)雜多樣，以(yi)及V錐流量(liang)計的結構(gou)、制造及安(an)裝等原因(yin)，對擾動産(chan)生測量誤(wu)差的研究(jiu)将是長期(qi)和艱巨的(de)。通過擾動(dong)對V錐流量(liang)計測量🔴性(xing)能影❓響，抛(pao)磚引玉，将(jiang)⚽有效助推(tui)V錐流量計(ji)的進步☁️與(yu)流量的發(fa)展。

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