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蒸汽对涡街流量计计量特性影响分析

时间:2020-12-22
通过对以水为介质的水流量测量标准装置、以空气为介质的音速喷嘴气体流量标准装置和以蒸汽为介质的蒸汽流量标准装置的比较,测试了涡街流量计的仪表系数与其介质的关系。实验结果表明,在三种介质条件下,米系数有规律的偏差。本文深入分析了蒸汽对涡街流量计计量特性造成的影响计量性能的因素,并对涡街流量计计量系数在三种介质中有规律偏差的实验结论进行了解释和分析。得出了蒸汽和空气流体条件下的计算拟合公式,提出了系数修正的计算方法。
关键词:蒸汽涡街流量计可压缩涡流发生器等熵指数。
仪器系数。
自20世纪80年代以来,涡街流量计在流量测量中得到了广泛的应用,特别是近年来,能量测量得到了不断的加强,在蒸汽流量测量中得到了广泛的应用。由于其压力损失小、量程比大,部分取代了传统的差压蒸汽流量计。由于缺乏蒸汽真实流量检测手段,蒸汽对涡街流量计计量性能的影响一直缺乏相关的实验数据和理论分析,人们对其蒸汽计量的研究还很缺乏。目前,国内外广泛使用以空气或水为介质的蒸汽计量标准装置代替蒸汽计量标准装置进行检定或校准。随着涡街流量计研究的深入,许多学者对这种方法提出了质疑,在实际的蒸汽流量测量中,由于用于验证的测量标准装置不同,遇到了蒸汽测量纠纷。针对这些问题,基于作者研制的蒸汽流量测量标准装置,采用水、空气和蒸汽三种不同的介质流量测量标准装置,对涡街流量计的测量特性进行了测试。基于涡街流量计的涡流产生机理,研究了不同流体介质的影响因素,定量分析了各种流体介质对涡街流量计测量特性的影响因素。
1涡街流量计原理。
涡街流量计是根据卡门涡街原理研制的流体振荡流量测量仪。在一定的雷诺数范围内,涡流的分离频率与涡流发生器和管道的几何尺寸有关,涡流频率与流量成正比。其结构原理如图1所示。
图1卡门涡流传感器。
涡街流量计测量的是涡流发生器两侧的平均速度u1,而测得的流量反映的是管道内的平均速度u,两者之间的关系如下。
(1)
其中:f为涡流频率,Hz;Sr为斯特劳哈尔数;U1是发电机两侧的平均流速,m/s;d是发电机端面的宽度,m;u是被测介质的平均流速,m/s;m为涡流发生器两侧弓形面积与管道截面积之比。在不可压缩流体中,由于流体密度ρ是常数,m=u/u1可以由连续性方程得到。
由此,可以获得如下体积流量。
(2)
(3)
其中k为涡街流量计的仪表系数,1/m3。
从方程(3)可以看出,涡街流量计的仪表系数只与它的机械结构和斯特劳哈尔数有关,与来流流量无关。k代表涡街流量计的计量特性。接下来重点分析了不同流体介质条件下钾的变化规律。

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