應用彎管流量計是學術(shù)界*的復現(xiàn)性好、無能耗、長期穩(wěn)定運行的流量測量方案。在前人研究成果的基礎上,借助現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)、高 精度微差壓測量技術(shù)、現(xiàn)代計算流體力學技術(shù)和現(xiàn)代應用計算機技術(shù)構(gòu)筑的全新的科學研究平臺。

選準彎徑比(R/D)落在某一區(qū)間時其流量系數(shù)有*的一致性 這一突破口,成功解決了如何使流量系數(shù)穩(wěn)定的難題,zui終實現(xiàn)了彎管流量計的工業(yè)化生產(chǎn)。如今,彎管流量計已經(jīng)在電力、石油、熱電、冶金、天然氣等各個場合 得到廣泛的應用。

1　實驗設計及實驗方法

1.1　流量計設計

彎管流量計的設計包括傳感器、取壓系統(tǒng)和儀表及配套系統(tǒng)幾大部分。在本次實驗中,彎管流量 計的二次儀表采用ZWLY-E型流量積算儀,通過高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換和多字節(jié)浮點運算的支持,其測量精度≤0.05%;流量介質(zhì)為純水;差壓變送器選用 STD924型高精度差壓變送器,測量精度≤0.075%;彎管流量計的核心組件———彎管傳感器選用研制出來的10個機加工彎管傳感器,規(guī)格尺寸見 表1(偏差是指與設計值的zui大相對偏差值),表中符號定義如圖1所示。

1.2　實驗系統(tǒng)

實驗在河北理工學院流體機械實驗室水系統(tǒng)上進行,采用稱重法標定,標定誤差≤0.05%。實驗段彎管傳感器上游直管段長度≥50D,下游直管段長度≥20D。實驗系統(tǒng)如圖2所示。

1.3　實驗方法

實驗中對每個彎管傳感器均在0.8~3.5m/s全量程范圍內(nèi)進行了多個流量點的測量,在每個流量點上均重復測量3次。

首先,將系統(tǒng)投入運行,穩(wěn)定一段時間,再通過變頻調(diào)速器控制主泵,配合(5)、(11)兩閥門,調(diào)節(jié)至實驗流速,穩(wěn)定5~10min。對差壓變 送器排氣、調(diào)整零點。實驗時,通過主機表控制換向器換向,向稱重水箱注水,同時主機表開始計算實時流量,并記錄相應實驗參數(shù)。經(jīng)一段時間后,換向器再度換 向,水由回水管流入水池,主機表將計算結(jié)果和各參數(shù)打印輸出。

2　實驗數(shù)據(jù)處理

實驗在嚴格保證特征幾何參數(shù)相似性的前提下,當同一管徑規(guī)格的彎管流量計具有不同取壓孔孔徑時進行性能對比實驗,以確定取壓孔孔徑對流量計性能的影響。

實驗后,得到大量實驗數(shù)據(jù),考慮溫、壓補償,對數(shù)據(jù)進行了處理,zui后得到10個彎管流量計的流量系數(shù)α和雷諾數(shù)Re的散點圖,對其進行多項式擬合,結(jié)果如圖3所示。

由表1知,30125#、30127#、30128#具有的取壓孔孔徑為10mm,其它各彎管流量計的取壓孔孔徑均為6mm。

在圖3中可以看到,30125#、30127#、30128#的流量系數(shù)變化范圍與其它各流量計比較偏大,為此,通過計算,得到表2。

3　實驗結(jié)論

分析所得的數(shù)據(jù),可以得到如下結(jié)論:

1)對于同一規(guī)格的彎管流量計,在嚴格保證了幾何形狀相似(彎管傳感器特征幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)相同)的前提下,流量系數(shù)的變化隨雷諾數(shù)的增大而由急轉(zhuǎn)緩,漸趨于定值;

2)與小取壓孔徑相比較,對于采用大的取壓孔徑的彎管流量計,流量系數(shù)隨雷諾數(shù)而變化的速度較大;

3)如果采用固定流量系數(shù)進行計算,則6mm取壓孔徑可以更容易將流量計的測量精度控制在1.0%以內(nèi),而采用10mm取壓孔徑時測量精度將跌至1.5%。