摘要(yao)：對V錐流量計(ji) 抗擾動特性(xing)有助于厘清(qing)V錐流量計的(de)計量性能。将(jiāng)成💔套圓片型(xing)漩渦、圓片型(xíng)剖面擾動發(fa)生器，分别安(ān)🛀🏻裝在V錐流量(liang)計上、下遊0D、3D處(chù)的直管段上(shàng)，進行擾動對(duì)V錐流量計測(ce)量性能影響(xiǎng)的試驗。通過(guò)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(dui)V錐流量計測(cè)量性能的影(yǐng)響明顯，在實(shi)際使用中應(ying)引起足夠的(de)重視。
0引言
　　爲(wei)了降低流體(tǐ)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(dào)條件，上下遊(you)配置的直管(guan)段長度須滿(mǎn)足相關技術(shu)要求。對于目(mu)前仍廣泛使(shǐ)用👅的标準孔(kǒng)闆來說，隻👣要(yào)按标準🎯[1-2]設計(ji)、制造，前後直(zhí)管段的配管(guan)長度、内徑、圓(yuán)度等滿足規(gui)範要求，安裝(zhuang)使用前無需(xu)實流标定就(jiu)可估算其測(cè)量誤差。在各(gè)類技術交流(liú)及推介資料(liào)中，認爲V錐流(liu)量計具有流(liu)體自整流能(neng)力，抗流動幹(gàn)❤️擾性能強，直(zhí)管段要求低(di)的特點，提☂️出(chū)前1D～3D、後0D～1D直管段(duàn)，有些甚至提(tí)出了不需要(yào)配置直管段(duàn)就可正常使(shǐ)用。對于提出(chū)直管段上述(shù)要求的合理(lǐ)性與科學🌈性(xìng)，由于沒有擾(rao)動對V錐流量(liang)計測量性能(neng)的影響進行(háng)系統的研究(jiu)，使得配多長(zhǎng)的直管段才(cai)合适沒有足(zú)夠的實驗數(shu)據支撐，對此(ci)業界一直持(chí)🙇‍♀️有不同的看(kàn)法，急需通過(guo)實驗來獲得(de)答案。V錐流量(liàng)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(dui)稱的取壓結(jié)構，錐體與管(guǎn)道的同軸度(dù)誤差，管道、錐(zhuī)體圓度和焊(hàn)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(jia)誤差，更沒有(yǒu)形成成🍓套的(de)技術手冊用(yòng)于指導設計(jì)、生産、安裝與(yu)使用。爲了獲(huo)得第一手資(zī)料，一台口徑(jìng)DN50，β爲0.6的V錐流量(liàng)傳感器，并配(pèi)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(shu)出電流設置(zhì)爲線性關系(xì)，以提高小流(liu)量時輸出電(dian)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(shì)差🌈壓變送器(qì)輸出電流值(zhi)；工作介質水(shuǐ)爲牛頓流體(tǐ)，連續并充滿(man)圓管及節流(liu)件，并采用成(chéng)套擾動器對(dui)V錐流量計進(jin)行抗擾動性(xìng)能的實🐉流測(cè)試。
1試驗結果(guo)
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(fā)生器，圓片🥰型(xíng)左漩漩渦擾(rao)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(tu)3所示，短🌈接環(huan)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(jiǎo)🥰連接🌂的兩個(ge)90°彎管所引起(qǐ)的漩渦。圓片(piàn)型速度剖面(miàn)流動擾動發(fa)生器可産生(shēng)類似于突出(chu)的管道接頭(tóu)或尚未全開(kāi)的閘閥所引(yǐn)起的漩🧑🏽‍🤝‍🧑🏻渦。利(li)用現有的工(gōng)作條件，在直(zhí)管段0D處從DN40直(zhí)接擴大到DN50，使(shǐ)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(yán)究當管道口(kou)徑突變時，引(yǐn)起的擾流對(duì)V錐流量計所(suǒ)産生🚶的影響(xiang)。值得說明的(de)是圓片型左(zuǒ)漩漩渦擾動(dòng)發生器、圓片(pian)型🌈右漩漩渦(wo)擾動發生器(qì)、圓片型速度(du)剖面流動擾(rao)動發生器是(shi)依據參考文(wen)獻[3]附錄B而設(she)計制作。前直(zhí)管段0D、3D設💋置擾(rǎo)動器的實驗(yàn)數據，如🛀🏻表1所(suo)示。
1.2後直管段(duàn)0D、3D擾動試驗
　　後(hòu)直管段0D、3D處分(fèn)别安裝圓片(pian)型左漩漩渦(wo)擾動發生器(qì)、圓🛀🏻片🤟型右漩(xuan)漩渦擾動發(fa)生器、圓片型(xíng)速度剖面流(liú)動擾動🧡發生(shēng)器，同時進行(hang)了管徑從DN50突(tū)變地縮小到(dao)DN40的試驗。實驗(yàn)數據如表2所(suo)示。


2數據處理(lǐ)
　　由于差壓變(bian)送器的輸出(chū)電流正比于(yú)輸入差壓，設(shè)未安🔴裝擾動(dòng)器輸出電流(liu)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(duan)0D、3D處擾動與無(wú)擾動時電流(liú)的相對誤差(cha)曲線，如圖5所(suǒ)示。後直管段(duàn)0D、3D處擾動與無(wu)擾動💃時電流(liu)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(ceng)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(ji)算公式如下(xia)：

式中：
qv——體積流(liu)量，m3/h；
D——管道内徑(jìng)，mm；
ν——流體運動黏(nián)度，m2/s
　　 差壓式流(liu)量計 需有适(shì)用的雷諾數(shù)ReD範圍工作于(yu)湍流流動狀(zhuang)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(léi)諾數ReD取4000時，則(ze)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(wei)内爲過渡狀(zhuang)态。
　　由于流量(liàng)與差壓的方(fāng)差成正比，故(gù)有流量與差(chà)壓變送器輸(shū)出電流的方(fang)差成正比。則(zé)流量的相對(dui)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(shí)流量的相對(dui)誤差曲線，如(rú)圖7所示，後直(zhi)管段0D、3D處擾動(dòng)與無擾動時(shi)流量🈲的相對(duì)誤差曲線，如(ru)圖8所示，其中(zhōng)将流量小于(yu)0.5m3/h的電流信⚽号(hao)切除（當流量(liang)值較小，電流(liu)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(dà)到8m3/h時，在以電(dian)磁流量計作(zuo)爲标準表的(de)水流量⛷️标準(zhun)裝置上進行(hang)測試時，由于(yu)流量波動太(tai)💋大已難以讀(dú)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(zi)上下大範圍(wei)地沉浮，管道(dào)内的壓強波(bō)動較大，流速(su)場變化明顯(xiǎn)。
　　另外，由于V錐(zhuī)流量計輸出(chu)的差壓較低(dī)，引壓管液位(wèi)的微小🏃🏻‍♂️波動(dong)或差壓變送(song)器零漂對流(liu)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(jìng)态時，若管道(dao)内壓力波🧑🏽‍🤝‍🧑🏻動(dong)或引壓管内(nei)氣泡等原因(yin)導⁉️緻引壓管(guǎn)内壓差不平(ping)衡，隻要産生(shēng)44Pa相當于4.5mm水柱(zhu)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(liang)計的壓損相(xiang)對較小，但産(chan)生的差壓也(yě)相對較低，因(yīn)此，小流量時(shí)的測量誤差(cha)應引起足夠(gou)重視。
4結語
1）在(zài)0D處V錐流量計(ji)具有較好抗(kàng)管道口徑突(tu)變的能力🏃。
2）前(qián)、後0D、3D處擾動對(dui)V錐流量計測(cè)量性能的影(ying)響不可忽視(shì)。
3）配置高精度(dù)、低零漂差壓(yā)變送器，差壓(yā)引壓管應具(ju)有良💛好的工(gong)作狀态，否則(zé)，小信号有效(xiao)切除的難度(du)💘較大，并将縮(suo)減成套V錐流(liú)量計的範圍(wéi)度。
4）V錐流量計(ji)是一個典型(xíng)的懸臂梁結(jié)構，即使是穩(wen)定流在支🐅撐(cheng)杆上流過，發(fa)生“卡門”渦街(jie)是不可避免(mian)的，同時受上(shang)🌏遊來流沖擊(ji)也✉️會産生時(shí)變加速度将(jiang)誘發流體振(zhen)蕩，當與懸臂(bì)梁結構産生(shēng)共振時将對(duì)測量結果産(chan)生較大影響(xiang)。
由于阻流件(jian)類型的複雜(za)多樣，以及V錐(zhuī)流量計的結(jié)構⚽、制造及安(an)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(tong)過擾動對V錐(zhui)流量計測量(liang)性能影響，抛(pao)磚引玉，将有(you)效助推V錐流(liú)量計的進步(bù)與流量的發(fa)展。

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