整流式流量計實(shí)驗情況介紹

PAGE7-整流式流量計實(shí)驗情況介紹一、實(shí)驗?zāi)康碾m然此種流量計，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嫛保夜疽哺鶕?jù)一些用戶的特殊要求進(jìn)行過個別的供貨），但畢竟實(shí)驗數(shù)據(jù)不多。而我們認(rèn)為做為一個好的流量計產(chǎn)品來進(jìn)行推薦的話，還是應(yīng)該更加心中有數(shù)才是對客戶、對市場的真正負(fù)責(zé)任，因此我們根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用的實(shí)際情況，做了一些測試實(shí)驗。二、整流式流量計的實(shí)驗情況（一）測試依據(jù)1、JJG640-94《差壓式流量計》檢定規(guī)定2、流量計算公式：eq\o\ac(○,1)在實(shí)驗中、、是已知的，是用差壓變送器進(jìn)行測量的值。eq\o\ac(○,2)測量時，實(shí)際主要是標(biāo)定，計算的不確定度（誤差），從公式中看出“”的準(zhǔn)確性實(shí)際直接影響到流量測量的準(zhǔn)確性。（二）實(shí)驗條件1、實(shí)驗裝置：北京航天部101所水流量測試裝置，裝置精度0.05%2、實(shí)驗管道：DN1003、實(shí)驗配套用差壓變送器3臺：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90°彎頭后接約2D長的漸縮管（從DN150縮到DN100）。按照GB2624-2006標(biāo)準(zhǔn)孔板對前管段要求，我們依據(jù)阻力件為同一個平面兩個90°彎頭，值為0.6時要求的前直管段為30D進(jìn)行理想狀態(tài)的實(shí)驗，并以此數(shù)據(jù)作為其它試驗數(shù)據(jù)對此的標(biāo)準(zhǔn)值。（三）實(shí)驗項目1、直管段足夠長（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（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）。2、節(jié)流裝置前為5D直管段長度時，流出系數(shù)重復(fù)性、線性度的實(shí)驗。3、節(jié)流裝置前為2D直管段長度時，流出系數(shù)重復(fù)性、線性度的實(shí)驗。4、3種取壓方式的比較試驗。5、3種值的多孔板的實(shí)驗（選取一種結(jié)構(gòu)的多孔板）。6、壓力損失的實(shí)驗。（四）實(shí)驗情況1、三種結(jié)構(gòu)多孔板在理想條件下（前3D直管段）（1）實(shí)驗顯示三種板的重復(fù)性都不錯，大多數(shù)實(shí)驗點(diǎn)的重復(fù)性≤0.1%，總體均沒有超過0.2%；（2）A型板的實(shí)驗效果相對最好：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)驗效果相對差一些，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度多孔板流出系數(shù)重復(fù)性、線性度的實(shí)驗因為A型板的試驗情況不錯，我們以A型板做的前直管段長度不同時的實(shí)驗。共做了前5D和前2D直管段長度試驗，多孔板用的。（1）前直管段長度為5D時，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)的相對誤差均不超過0.4%c、線性度不超過0.5%（2）前直管段長度為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)的相對誤差，當(dāng)＞時為0.8%左右；當(dāng)＜時超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)驗做了三種值多孔板的實(shí)驗（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窄一些4、取壓方式問題從我們的試驗情況看，取壓方式對取出準(zhǔn)確的信號還是很有影響的，單點(diǎn)取壓流量系數(shù)的波動較大，重復(fù)性差一些。（尤其在直管段短時）5、壓力損失試驗這個實(shí)驗我們在北京101所測試裝置和天津大學(xué)自動化系的水流量裝置上分別做了實(shí)驗。從試驗的情況看：（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%。這個實(shí)驗我們打算再做一些，以便摸出較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)（五）實(shí)驗小結(jié)總的講我們的試驗做的還是比較少的，還有待今后進(jìn)一步的積累試驗數(shù)據(jù)。但我們認(rèn)為通過已做的實(shí)驗，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)的流量計的整流效果還是非常不錯，確實(shí)能在不降低儀表精度的前提下，大大降低對儀表前直管段長度的要求。2、由于此種儀表將整流元件與測量元件結(jié)合在一起，大大降低了儀表的總體成本，同時在現(xiàn)場安裝使用上更方便。3、當(dāng)前直管段長度≥5D時，采用實(shí)驗室理想直管段長度的標(biāo)定數(shù)據(jù)時，其流出系數(shù)的不確定度應(yīng)該在0.5%左右；如果在實(shí)驗室采用模擬現(xiàn)場直管段長度進(jìn)行標(biāo)定的話，其流出系數(shù)的不確定度還會更高。4、當(dāng)現(xiàn)場前直管段長度＜5D≥2D時，建議不要采用實(shí)驗室理想直管段長度的標(biāo)定數(shù)據(jù)，而盡量采用近似模擬現(xiàn)場的直管段長度來進(jìn)行標(biāo)定，這樣其流出系數(shù)的不確定度也會達(dá)到0.5%左右。5、當(dāng)應(yīng)用儀表測量的流量范圍較寬，且下限＜時（即流量較小時），標(biāo)定的范圍一定要寬。在實(shí)際測量時，可在數(shù)據(jù)處理時采用分段補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ岣邷y量的精度。6、此類流量計由于影響流出系數(shù)的因素相對比較多。而目前根本沒有大量的試驗數(shù)據(jù)作依托，因此出廠前必須逐臺進(jìn)行標(biāo)定。不標(biāo)定，其誤差是無法確定的。7、建議采購此類儀表以流量計的型式（即：帶著差壓變送器）。這樣在標(biāo)定時連著差壓變送器一起標(biāo)定，可提高整體儀表的測試精度。三、幾個需要注意和探討的問題1、關(guān)于差壓式流量計的測量精度問題整流式流量計也屬于差壓類的流量計，因此在測量使用中與其它類差壓式流量計具有很多共同點(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。目前從我國的流量實(shí)驗裝置情況看，儀表能達(dá)到0.2%已是相當(dāng)不錯的，所以有些宣傳講這種整流式流量計的精度是標(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，但因此就對其它條件提出了苛刻的要求（如：直管段長度，幾何尺寸的嚴(yán)格要求等）。其它所有的差壓式流量計（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)行壓損測試時我們也對標(biāo)準(zhǔn)孔板進(jìn)行了一下測試最后的結(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）計算出流出系數(shù)與理論計算值（根據(jù)公式）相對誤差只為0.5%。所以有些宣傳資料和文章中拿一些差壓類流量計的標(biāo)定值去與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置國家標(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)。各種流量儀表都有它的優(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)償問題從我們對差壓類儀表的了解和使用以及各種此類儀表試驗數(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)流量計測量的流量范圍度（也有稱量程比）如果比較寬，且下限雷諾較低時，用一個流出系數(shù)來計算流量，有時帶來的測量誤差是比較大的。因此，為提高測量的準(zhǔn)確性，建議當(dāng)測量的量程比較寬時采用分段補(bǔ)償?shù)姆绞健ｋS著計算機(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算機(jī)系統(tǒng)時，也可用專用的軟件，對采集到的信號進(jìn)行分段或逐點(diǎn)補(bǔ)償，從而提高測量的精度。這個問題對差壓類的流量計基本都是適用的。3、關(guān)于流量測量范圍度問題由于差壓式流量計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測量的范圍。再由于孔板等標(biāo)準(zhǔn)流量裝置是一種應(yīng)用歷史非常長的流量儀表，尤其在差壓變送器比較早期的時代，這個問題比較明顯。長期以來在人們的觀念中好像形成一個固定的概念“孔板測量范圍窄”。甚至有些人不明白造成測量范圍窄的主要原因，還錯誤的宣傳V錐等差壓流量傳感器的測量范圍度比孔板寬等。其實(shí)所有差壓類流量計測量范圍度比較受限制是一樣的，因為其基本測量原理是相似的。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一個新的生命力。當(dāng)使用高精度差壓變送器時，單臺差壓變送器，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，流量下限為10t/h，即上限的時，差壓為0.6Kpa，這時差壓變送器的精度在0.15%是沒有問題的，因此流量測量的不確定度在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，單臺變送器范圍度做到1：13，兩臺變送器范圍做到1：20、1：30都是可以的。我們配合航天部101所開發(fā)了可以同時接兩臺差壓變送器的流量積算儀，最大的測量范圍可達(dá)到1：40。這種表在現(xiàn)場應(yīng)用已達(dá)到五年之久，得到用戶的好評。在實(shí)際應(yīng)用中，用雙變送器來保證寬范圍，高精度的測量是一種很不錯的方法，這種技術(shù)在國外早已應(yīng)用，并在進(jìn)口產(chǎn)品中都有采用。4、關(guān)于變送器的