(高清版)GBT 25922-2023 封閉管道中流體流量的測量 用安裝在充滿流體的圓形截面管道中的渦街流量計測量流量

封閉管道中流體流量的測量f國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會1 Ⅲ 1 1 13.1本文件專用術(shù)語 2 3 3 4 44.2下角標 5 5 55.2分離旋渦檢測/敏感元件 65.3斯特羅哈爾數(shù) 6 7 7 8 8 8 87.2壓力損失和空化 97.3旋渦流和未充分發(fā)展的流動剖面 9 97.5振動 9 8.2安裝位置 8.3安裝管道要求 9操作 9.1工作條件 9.2投運程序 9.3校準偏移 Ⅱ 10.2壓力-溫度條件 10.3影響性能的因素 附錄A(資料性)周期波動及其對校準的影響 附錄B(資料性)有關(guān)蒸汽的特別注意事項 B.1蒸汽的類型 B.2蒸汽的測量 16 B.4應(yīng)用 B.5蒸汽管道的潛在風險 Ⅲ V特意放置在流量計流道中的障礙物(稱為阻流體)上分離旋渦。物理學(xué)自然法則證明旋渦分離頻率(f)與流體的流速有關(guān)，因而與管道中流體的體積流量(qv)有關(guān)。積旋渦分離現(xiàn)象已成為流體流量測量的公認基礎(chǔ)。渦街流量計用來測量從低溫液體到蒸汽和高壓氣1封閉管道中流體流量的測量用安裝在充滿流體的圓形截面管道中的渦街流量計測量流量cabularyofmetrology—BasicanISO4006和ISO/IECGuide99:2007(JCGM200:2012)界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本 23.1本文件專用術(shù)語測量期內(nèi)，流量計輸出的脈沖數(shù)與流過流量計的相應(yīng)流體總體積之比。注1:K系數(shù)的變化能夠表示為管道雷諾數(shù)或者特定熱力學(xué)條件下流量的函數(shù)。通常使用平均K系數(shù)，即注3:見圖1。32圖1典型的K系數(shù)曲線線性度linearity指定的管道雷諾數(shù)或流量范圍內(nèi)K系數(shù)(3.1.1)的一致性。注2:見圖1。出現(xiàn)閃蒸后，壓力恢復(fù)到高于蒸氣壓力且蒸氣泡破裂(壓破)的現(xiàn)象。蒸氣泡的形成。33.2與封閉管道中流體流量測量有關(guān)的術(shù)語壓力損失pressureloss由于管道中存在一次裝置而產(chǎn)生的不可恢復(fù)的壓降。斯特羅哈爾數(shù)Strouhalnumber表示特性尺寸l的系統(tǒng)產(chǎn)生的旋渦分離頻率f與流體流速v之間關(guān)系的無量綱參數(shù)，其定義為：f——旋渦分離頻率，單位為赫茲(Hz);l——發(fā)生流動的系統(tǒng)的特征長度，單位為米(m);v——流體流速，單位為米每秒(m/s)。雷諾數(shù)Reynoldsnumber表示管道中慣性力與黏性力之比的無量綱數(shù)，其定義為：U——指定區(qū)域內(nèi)的平均軸向流體流速，單位為米每秒(m/s);l——發(fā)生流動的系統(tǒng)的特征長度，單位為米(m);v——流體的運動黏度，單位為平方米每秒(m2/s)。3.3有關(guān)計量學(xué)的術(shù)語系統(tǒng)測量誤差systematicmeasurementerror;systematicerrorofmeasurement系統(tǒng)誤差systematicerror在重復(fù)測量中保持不變或按可預(yù)見方式變化的測量誤差的分量。測量不確定度measurementuncertainty;uncertaintyofmeasurement不確定度uncertainty根據(jù)所使用的信息，表征賦予被測量的量值的離散性的非負參數(shù)。4GB/T25922—2023/ISO4符號和下角標4.1符號下列符號適用于本文件。A無量綱DLmfKlLmN無量綱 n無量綱p壓力總壓降工況溫度下的液體蒸氣壓力累積質(zhì)量流量M無量綱 無量綱TθKt無量綱Uva0-18無量綱μ絕對黏度(動力黏度)5VPσTst旋渦分離的平均周期Ts注：基礎(chǔ)量綱符號：M:質(zhì)量，L:長度，T:時間，θ:溫說明bmVid下游6圖2馮·卡門渦街原理示意圖5.2分離旋渦檢測/敏感元件敏感元件用于檢測分離的旋渦，即把與旋渦有關(guān)的壓力或流速變化轉(zhuǎn)換成電信號。旋渦分離敏感元件技術(shù)在不斷地變化，通常都基于力、壓力或速度。5.3斯特羅哈爾數(shù)斯特羅哈爾數(shù)Sr描述了旋渦分離頻率f、阻流體的特性尺寸L和流量計內(nèi)的平均流速U之間的關(guān)系，如式(1)所示：斯特羅哈爾數(shù)在很大雷諾數(shù)范圍內(nèi)保持基本恒定。這表明斯特羅哈爾數(shù)與流體的密度、壓力、黏度和其他物理參數(shù)無關(guān)。因此，流體流速與旋渦分離的頻率，即旋渦脈沖頻率成正比[見式(2)]:U=5f (2)式中：而工況條件下體積流量qv,即體積流量，由式(3)給出： (3)A考慮了管道及流量計配置影響的等效流通面積。渦街流量計的K系數(shù)由式(4)、式(5)給出： (4)因此： (5)為獲得質(zhì)量流量[見式(6)]或標準條件下的體積流量[見式(7)],即標準體積流量，必須知道工況溫度和壓力條件下流體的密度p。7GB/T25922—2023/ISO (6) (7)指定時間間隔內(nèi)流過流量計的流體總量由式(8)、式(9)和式(10)給出： (8) (9) (10)N——該時間間隔內(nèi)旋渦分離的總數(shù)，即旋渦脈沖的總數(shù)。6流量計描述6.1物理組成渦街流量計由測量管(有時稱一次裝置)和輸出裝置(有時稱二次裝置)兩部分組成。6.1.1測量管測量管是管道系統(tǒng)的組成部分，由流量計表體、阻流體和敏感元件組成。流量計表體通常有兩種型式：采用螺栓直接與管道法蘭連接的法蘭式，利用螺栓夾持在相鄰管道法蘭間的無法蘭夾裝式。在許多情況下，一臺尺寸正確的渦街流量計應(yīng)比管道口徑略小(見7.1),有些制造商會提供縮小表體內(nèi)徑的流量計。在這種情況下，制造商應(yīng)提供縮小內(nèi)徑流量計的安裝和壓力補償指南。阻流體是安裝在流量計表體橫截面上的結(jié)構(gòu)件，其形狀、尺寸以及與流量計表體橫截面上流通面積的比值都會影響K系數(shù)的線性度。理想的阻流體形狀目前尚無明確規(guī)定。圖2所示的阻流體為正方形，但并不表示正方形是推薦或?qū)嵱玫男螤?。敏感元件用于檢測分離釋放的旋渦。敏感元件的安裝位置和原理在不同的渦街流量計制造商之間有所不同。集成溫度和壓力敏感元件有些制造商將溫度和/或壓力敏感元件集成在流量計的表體中，用于計算推導(dǎo)輸出(如質(zhì)量流量、能6.1.2儀表輸出儀表輸出可有以下一種或幾種：897.2壓力損失和空化pp——永久壓力損失(僅用于本式),單位為帕(Pa);制造商應(yīng)依據(jù)永久壓力損失為避免空化提供指導(dǎo)?？栈瘯?dǎo)致流量讀數(shù)由于旋渦分離現(xiàn)象是基于旋渦脫離阻流體的穩(wěn)定性，任何導(dǎo)致流體特性變化的條件都會影Pd,min=C?·△p+C?·pvap (12)pp——工況溫度下液體的蒸氣壓力，單位為帕(Pa);7.3旋渦流和未充分發(fā)展的流動剖面渦街流量計對速度剖面異常和旋渦流敏感。流量計宜按制造商的7.4流動穩(wěn)定性7.5振動 這些測量宜在盡可能接近于流量測量的位置，且公稱通徑與渦街流量計循制造商對這些測量的理想位置的相關(guān)說明(位置示意圖見圖3)。很大，建議針對不同類型的流體(如氣體、液體、蒸汽),查閱具體的產(chǎn)品安裝說明中有關(guān)裝置方位的測量液體流量時，流體應(yīng)充滿管道。把流量計安裝在流動方向朝上的垂如果流體是可凝結(jié)氣體(例如蒸汽),則渦街流量計的預(yù)期測量能力在濕蒸汽中可能會發(fā)生顯著變9操作度。超出工作條件范圍運行可能會增加不確定度，或者可能會對渦街流量計造成損害。流量計口徑的渦街流量計宜按照制造商的建議進行維護，并考慮到與特定應(yīng)用程序或產(chǎn)品相關(guān)的任何附加的維在規(guī)定的雷諾數(shù)范圍和相關(guān)的流量測量不確定度內(nèi)，渦街流量計能測量流經(jīng)測量管的流體的實際影響流量計的K系數(shù)。宜向制造商咨詢修正系數(shù)。(資料性)旋渦分離的頻率具有一定程度的頻率和幅度自然調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)通常稱為波動、周期波動或頻率波動。導(dǎo)致旋渦分離波動的原因是流量測量過程中，在紊流狀態(tài)下運行的不時間以后，不穩(wěn)定流動的平均測量值有相當高的重復(fù)性。本資料性附錄論述了一種應(yīng)該采用的計算方通過確定若干脈沖的周期可得出一個平均周期(r)和平均周期的標準偏差(o)。如果周期測量數(shù)平均周期的95%置信度的隨機效應(yīng)引起的不確定度(與隨機誤差相關(guān)的不確定度分量)計算見t——置信度95%的學(xué)生氏t分布系數(shù)，自由度為(n-1)(對于30次或以上的測量：t=2.0);一旦σ確定，按式(A.2)計算脈沖的數(shù)量N,以便按預(yù)定的不確定度δ%確定流量：確定校準所需的體積，需要估計K系數(shù)(對于一種特定的設(shè)計，K系數(shù)的一致性通常至少在±5%V=N/K此體積可用于計算校準設(shè)備的尺寸，或確定校準所需的時間。由于K系數(shù)與渦街流量GB/T25922—2023/有關(guān)蒸汽的特別注意事項流動蒸汽的狀態(tài)是由壓力、溫度和能量決定的。流量計很少在固定的過程設(shè)計工作條件下工作。干飽和蒸汽線極其狹窄；流量計不是在濕蒸汽區(qū)域就是在過熱蒸汽區(qū)域，經(jīng)常在3個狀態(tài)之間(見圖B.1)連續(xù)流轉(zhuǎn)。蒸汽干度、密度、質(zhì)量流量和有用的蒸汽能量取決于蒸汽的狀態(tài)，而蒸汽的狀態(tài)則取決于蒸汽分配系統(tǒng)入口條件和流量計上游安裝條件(如閥門、彎頭和管道條件)的影響。T.P為常數(shù)飽和水蒸汽焓注：水能以液體、濕蒸汽(液體和蒸汽以不同的干燥度分數(shù)X共存),干飽和蒸汽(100%干燥度分數(shù))和過熱蒸汽的圖B.1蒸汽的類型——水的莫利爾圖(T-h型)濕蒸汽是液體和蒸汽的混合物，其比例用濕蒸汽干燥度表示，有時稱蒸汽品質(zhì)。在流動系統(tǒng)中，干燥度是濕蒸汽的質(zhì)量流量分量，如果將其分離出來，與飽和蒸汽質(zhì)量和飽和液體質(zhì)量的組合總量相比，將只包含飽和蒸汽。壓力、溫度和干燥度共同確定了濕蒸汽的狀態(tài)及其所含的能量(干燥度越高，蒸汽的能量越高)。飽和蒸汽，有時也稱干飽和蒸汽，是處于濕蒸汽和過熱蒸汽之間極窄相線上的純水蒸氣。由于汽化潛熱含量高，在過程應(yīng)用中被認為是最有用的。吸收額外的熱量會使其溫度升高，轉(zhuǎn)變成過熱蒸汽。在B.2蒸汽的測量B.2.3干飽和蒸汽與干飽和蒸汽相比較，濕蒸汽會引起渦街流量計的體積、質(zhì)量和能量讀數(shù)虛高。如果已知干燥在流量計周圍進行適當隔熱以保持測量條件。隔熱材料不宜覆蓋電子裝置。B.3.7條件變化B.4應(yīng)用B.4.3鍋爐運營商鍋爐運營商對維護鍋爐能效和向用戶收費較為關(guān)注。從鍋爐出來的蒸汽接近飽和蒸汽狀態(tài)，鍋爐B.4.4蒸汽的使用蒸汽的用戶測量蒸汽用量和設(shè)備(例如換熱器)的性能。如果會發(fā)生過熱器(例如蒸餾塔)和直接加熱注汽的潮濕條件下測量干燥度，以及在B.4.5收費向用戶收費和計算能效要求流量計量的準確度高。流量控制對測量重復(fù)性的要求要高于測量準B.5.1高溫——當蒸汽進入管道內(nèi)滯留的水中時(例如在啟動過程中),蒸汽泡的瞬間破裂導(dǎo)致凝結(jié)水形成——當高速蒸汽在管道內(nèi)產(chǎn)生凝結(jié)水波并以蒸汽速度推向流量計、閥門和彎頭時，形成段塞流B.5.3蒸汽錘B.5.4腐蝕B.5.5軸向和離軸振動在鍋爐啟動過程中以及在啟動條件下壓力達到峰值時，安裝渦街流量計的管道會發(fā)生軸向和離軸[1]ISO4185Measurementofliquidflowinclosedconduits—Weighin[2]ISO5168Measurementoffluidflow—Proceduresf