渦輪流量計安裝時直管段長度與測量精度的關(guān)系

在流量計測量過程中，直管段有時是一個對于測量精度有著非常重要影響的因素，對直管段有要求的儀表主要有電磁流量計、渦輪流量計、渦街流量計、阿牛巴和孔板等，對直管段的要求大部分都是前5后3。 現(xiàn)在大部分電磁流量計采用非均勻電磁場對流體流速分布的軸對稱性要求較低，因此電磁流量計可以適當減少；而渦街流量計，阿牛巴和孔板對流體流速分布要求比較嚴，若無法滿足直管段要求可能導(dǎo)致無法測量。這里我就渦街流量計闡述，項目施工的時候沒按設(shè)計要求進行，結(jié)果直管段要求沒達到，水聯(lián)動試驗的時候測量就不是誤差了，那簡直就是不準，過水200公斤，zui后測量是1100公斤，后來改完直管段之后就沒問題了，相信應(yīng)該知道直管段的重要性了吧。

　　　對于測量精度和誤差影響我們也沒有實際的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，如果測量參數(shù)用于過程控制，在工藝能夠接受的范圍內(nèi)的誤差都是可以的，如果是用于計量，如水，天然氣，油等則應(yīng)達到其標稱精度，另外用于計量的儀表計量局會對其進行驗收，不達標的不會通過。

  　　如果有條件建議直管段留長一些。

一般孔板的為前10D后5D，也有為前24D后7D的時候，是前直管段30~50D為好

渦輪流量計為前15D后5D

渦街流量計為前15-20D后5D

對于質(zhì)量流量計無特殊要求

轉(zhuǎn)子、橢圓齒輪流量計也無特殊要求

不過一般直管段是有，長度盡可能的長。

　　　渦輪流量計是一種速度式流量儀表,由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、測量精度高、反應(yīng)速度快、測量范圍廣、價格低廉和安裝方便等優(yōu)點,而得到廣泛應(yīng)用。對于貿(mào)易結(jié)算計量,流量計的度是至關(guān)重要的。

渦輪流量計在測量過程中對直管段的一般性要求為：流量計必須水平安裝在管道上（管道傾斜在5以內(nèi)），安裝時流量計軸線應(yīng)與管道軸線同心，流向要一致。 流量計上游管道長度應(yīng)有不小于2D的等徑直管段，如果安裝場所充許建議上游直管段為20D、下游為5D。

　　　影響渦輪流量計精度的主要外部因素是流體的流動狀態(tài),渦輪流量計特性曲線要保持良好的線性關(guān)系,流過流量計的流體應(yīng)為充分發(fā)展的流型。對流量計的精度和直管段的預(yù)測,為不同精度要求的渦輪流量計選擇適當長度的直管段提供了理論參考。

影響渦輪流量計精度的主要外部因素是流體的流動狀態(tài),渦輪流量計特性曲線要保持良好的線性關(guān)系,流過流量計的流體應(yīng)為充分發(fā)展的流型。

1.旋轉(zhuǎn)系數(shù)與下游直管段長度之間的關(guān)系旋轉(zhuǎn)流的旋轉(zhuǎn)強度用旋轉(zhuǎn)系數(shù)來表示,旋轉(zhuǎn)系數(shù)定義為角動量通量與軸向動量通量的比值:

　　渦輪流量計

　　式中: w———周向速度;

　　u———軸向速度;

　　R———管道半徑;

　　A———流體流過的橫截面積;

　　ρ———密度。

　　對于圓管內(nèi)的旋轉(zhuǎn)流,在r= 0.95R處的旋轉(zhuǎn)

　　角度zui大,即:

　　采用多項迭代的方法,可編程計算出在某個X值時(X為圓管直徑D的倍數(shù))滿足一定精度的Sw值　

　　常數(shù)b和c與流體性質(zhì)、雷諾數(shù)和流量有關(guān),需要通過實驗確定。對于不可壓縮流體, b= 0.030～ 0.085, c= 0.10～ 0.50。一般來說,流量越大,旋轉(zhuǎn)流的衰減越大,由式(3)可以看出,旋轉(zhuǎn)流發(fā)生后的直管段越長,旋轉(zhuǎn)流的強度越弱,對渦輪流量計精度的影響越小。

　　2.實驗設(shè)計與結(jié)果分析

　　為了在實驗過程中能得到理想的旋轉(zhuǎn)流體,實驗中采用了模擬多種強度旋轉(zhuǎn)流的發(fā)生器,旋轉(zhuǎn)流發(fā)生器安裝在流量計上游來流的起始點處。實驗采用稱量法,記錄電子稱上的質(zhì)量脈沖數(shù)

　　N,N乘以質(zhì)量脈沖常數(shù)(0.08333),即得到質(zhì)量值(kg),同時記錄時間和渦輪變送器的脈沖數(shù),在每個流量點重復(fù)做三次,記錄三組數(shù)據(jù),共選擇5個流量點來覆蓋渦輪流量計的測量量程。流量Q= 0.08333N/t,儀表系數(shù)為:

公式1　

　　儀表系數(shù)K與旋轉(zhuǎn)數(shù)Sw成線性關(guān)系,儀表精度為:

公式2　

　　其中α、d均為待定系數(shù)。根據(jù)實驗所得多組脈沖數(shù)和流量數(shù)據(jù),可計算出儀表精度δ值。按δ- X方程及δ和X數(shù)據(jù)進行zui小二乘法回歸,可確定α和d的數(shù)值。一般來說,對不可壓縮流體,α= 1.15～ 2.20, d= 0.016～ 0.11。

　　3.直管段長度和渦輪流量計精度的初步預(yù)測在工程設(shè)計中,根據(jù)流體性質(zhì)、流量和雷諾數(shù)確定α和d值。這樣,按照式(5)就可以依不同的流量計精度要求,對直管段長度進行初步預(yù)測,或確定直管段長度后,對流量計的精度做初步預(yù)測。當δ= 0.2%時,不同流量下所需直管段長度見表1。

表1　　

　　當X= 30時,不同流量下儀表精度見表2

表2

　　對流量計的精度和直管段的預(yù)測,為不同精度要求的渦輪流量計選擇適當長度的直管段提供了理論參考。

　　4.結(jié)語

　　(1)旋轉(zhuǎn)數(shù)Sw與X成指數(shù)關(guān)系,即隨著下游距離X的增加,旋轉(zhuǎn)流強度以指數(shù)方式衰減。指數(shù)系數(shù)c和α值與介質(zhì)的性質(zhì),雷諾數(shù)等參數(shù)有關(guān)。

　　(2)對于任一旋轉(zhuǎn)流源,隨著下游距離X的增加,在大流量區(qū)旋轉(zhuǎn)流強度衰減速度快,而在小流量區(qū),旋轉(zhuǎn)流強度衰減速度要慢一些,因此,對小流量的流量計管道設(shè)計中需要加長直管段,以減少旋轉(zhuǎn)流對流量計精度的影響。

　　(3)不論旋轉(zhuǎn)流的方向如何,流量計越靠近旋轉(zhuǎn)流源,流量計的精度δ越差,流量計精度可以按式(5)進行初步預(yù)測。