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如何選擇氣體渦街流量計測量范圍不明確時的流量量程比

來源: 作者: 發布日期:2022-02-09

      在負壓式標準表法空氣流量標準裝置上對脈沖輸出型渦街流量計進行檢定時,如其流量測量范圍標注與JB/T9249-2015《渦街流量計》(機械行業標準)要求不一致,則需確定一個合理的測量范圍和檢定流量點來進行檢定,才能得到正確的測量結果。

 
一、流量量程比和非常小流速的選擇
      結合測量范圍標注明確的渦街流量計檢定結果、渦街流量計測量原理、負壓式標準表法空氣流量標準裝置測量原理和使用單位對渦街流量計測量范圍要求等,在檢定渦街流量計時選擇一個非常小流速值,并以此來確定各檢定流量點。主要論述點如下:
1.根據JJG1029-2007《渦街流量計檢定規程》
      中渦街流量計的測量原理,漩渦的頻率與管道內流體流速的關系式為
漩渦的頻率與管道內流 體流速的關系式
式中:f——漩渦頻率,Hz;Sr——斯特羅哈爾數;——流經流量計的流體平均流速,m/s;b——阻流件的寬度,m。
 
在式(1)中,斯特勞哈爾數Sr被認為是一個常數,b對于一臺送檢的渦街流量計來說是一個固定值。所以在檢定脈沖輸出型氣體渦街流量計的相對示值誤差時,可以通過調節流體流速來選取測量點。
 
2.以一臺測量范圍不明確、準確度等級為1.5級的DN80型脈沖輸出型氣體渦街流量計為例
(1)該臺流量計選取多個檢定流量點,測得各點的K系數如表1所示。
 
表1:DN80型脈沖輸出型氣體渦街流量計多個檢定流量點的K系數
DN80 型脈沖輸出型氣體渦街流量計多 個檢定流量點的 K 系數
通過分析表1的數據,可以得到:流速在(2.77~55.00)m/s范圍內,也就是渦街流量計的流量量程比約為20∶1時,渦街流量計的相對示值誤差為
渦街流量計的相對示值誤差為
則該被檢流量計的相對示值誤差為1.05%,滿足準確度等級為1.5級的要求。
 
(2)非常小流速值的確定方法
根據渦街流量計的特性,當流體雷諾數Re≥2×104時,斯特羅哈爾數Sr基本是一個常數,此時通過渦街流量計的體積流量與漩渦頻率成正比。雷諾數Re為
雷諾數 Re
式中:u——流體的平均流速,m/s;D——渦街流量計的公稱通徑,m;v——介質運動黏度,m2/s。
 
根據不同地區的年平均氣溫、大氣壓力,如:蘇州地區年平均氣溫16℃,大氣壓101.57kPa,查得空氣的運動黏度為1.47488×10-5m2/s,流速按式(4)計算:
流速
因為大氣溫度和大氣壓力有變化,故留出10%的安全邊際,則非常小流速為
u=3.69m/s×1.1=4.06m/s(5)
瞬時體積流量按式(6)計算:
瞬時體積流量公式
 
按照 JB/T9249-2015 之“4.2.4 流量測量范圍上限值”的規定,該脈沖輸出型氣體渦街流量計的非常大流量取 800m3/h;當選擇流量量程比為 10 ∶ 1 時非常小流量為 80m3/h。按照 JJG1029-2007 的要求,各檢定流量點的 K 系數如表 2 所示。
DN80 型脈沖輸出型氣體渦街流量計流 量量程比內檢定流量點的 K 系數
當選定流量量程比為 10 ∶ 1 時 , 該脈沖輸出型氣體渦街流量計的 K 系數按式(7)計算:
該脈沖輸出型 氣體渦街流量計的 K 系數按式
以此 K 系數為標準值,再計算該流量量程比外,其他檢定流量點 K 系數的相對示值誤差大小,結果如表 3 所示。
DN80 型脈沖輸出型氣體渦街流量計流 量量程比外檢定流量點的 K 系數
3. 測量及運算數據分析
從以上數據分析可得:
(1)脈沖輸出型氣體渦街流量計的流量量程比比較寬,在檢定時選擇流量量程比為 10 ∶ 1 是合理、可行的。
(2)可選擇的非常小流速為 4m/s,但由于負壓式標準表法空氣流量標準裝置流速調節不是連續可調的,故流速非常小值應大于 4m/s。
二、驗證
下面以一臺測量范圍不明確、準確度等級為 1.5級的 DN100 型脈沖輸出型氣體渦街流量計為例進行驗證,選擇流量量程比為 10 ∶ 1,流速非常小值為4.25m/s,測得流量計各項數據如表 4 所示。
DN100 型脈沖輸出型氣體渦街流量計流 量量程比內檢定流量點的 K 系數
從表 4 可知,該流量計的示值相對誤差滿足準確度等級為 1.5 級的要求,說明該流量計流量量程比和非常小流速的選擇是合理的,可以得到準確可靠的檢定結果。
 
三、結束語
綜上所述,使用負壓式標準表法空氣流量標準裝置,對脈沖輸出型氣體渦街流量計進行檢定,當測量范圍不明確時,選擇流量量程比為 10 ∶ 1,非常小流速大于 4 m/s,該流量計就可以按 JJG1029-2007進行檢定。
 
作者單位【江蘇省蘇州市吳江區檢驗檢測中心】

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