V錐流量計量表的研究

發(fā)布：2018-12-18 | 點擊：人次

摘要：V錐流量計量表的研究資訊由優(yōu)秀的流量計、流量儀生產報價廠家為您提供。近年來，隨著電子技術和計算機技術的不斷進步，流量測量儀表也開始向一體化、智能化的方向發(fā)展。其中，智能流量計就是一種應用非常廣泛的智能流量測量儀表，它通過對來自不。更多的流量計廠家選型號價格報價歡迎您來電咨詢，下面是V錐流量計量表的研究文章詳情。

近年來，隨著電子技術和計算機技術的不斷進步，流量測量儀表也開始向一體化、智能化的方向發(fā)展。其中，智能流量計就是一種應用非常廣泛的智能流量測量儀表，它通過對來自不同類型流量變送器流量信號的測量，輔以由溫度變送器和壓力變送器獲得的溫度、壓力等補償信號，對不同的流體依照不同的算法進行實時的流量補償，從而實現(xiàn)了流體體積流量或質量流量的測量、累積、顯示以及輸出。除了這些基本功能外，目前的流量積算儀還具備了記錄、通信、打印等附加功能，并有一定的故障診斷和自恢復能力。

智能V錐流量計是在“V”型內錐節(jié)流裝置的基礎之上發(fā)展起來的?？赏瑫r檢測溫度、差壓、絕壓信號，可對流量進行實時的溫壓補償。在流量的算法中，運用浮點數(shù)進行運算，同時這里采用基于牛頓迭代法的快速開方算法進行浮點數(shù)的開方運算。

1 V錐流量計工作原理及溫壓補償

1.1智能V錐流量計的工作原理

智能V錐流量計主要由傳感器部分和轉化部分組成，其中傳感器部分包括“V”型節(jié)流裝置、溫度傳感器、壓力傳感器等，轉換部分包括采集電路、SD16_A、液晶顯示電路等。

1.1.1 流量的測量

V錐流量計是利用同軸安裝在管道中的V型尖圓錐將流體逐漸地節(jié)流收縮到管道的內邊壁，通過測量此V型內錐體前后的差壓來測量流量的。V錐節(jié) 流裝置包括一個在測量管中同軸安裝的尖圓錐體和相應的取壓口。該測量管是預先精密加工好的，在尖圓錐體的兩端產生差壓。此差壓的高壓（正壓）是在上游流體收縮前的管壁取壓口處測得的靜壓力p1，而低壓力（負壓）則是在圓錐體朝向下游端面，在錐中心軸處所開取壓孔處的壓力p2，如圖所示。該圓錐體的*朝向來流，圓錐體與其尾隨面之間是一個尖銳的銳角。此交合面的邊緣使得流體在進入下游的低壓區(qū)之前有一個平滑的過渡區(qū)，zui后使流體流過錐體和管道之間的環(huán)形間隙。

圖1 V錐流量計工作原理圖

流量的計算是根據(jù)伯努利方程推導得到的。其結論是流管中的流量與“V”型節(jié)流元件前后的差壓的開方成正比，其體積流量計算公式如下：

（1）

式中：qm為體積流量值，kg/s；c為流出系數(shù)；ε為可膨脹系數(shù)；β為等效直徑比；d為等效開孔直徑；ρ為流體的密度，g/m3；Δp為差壓值，ΔP=P1－P2Pa。

1.1.2流出系數(shù)C

根據(jù)ISO4006中對節(jié)流式流量計的流出系數(shù)的定義為對不可壓縮流體流量，實際流量和理論流量的比值（可壓縮流體的話，其比值等于流出系數(shù)乘以可膨脹系數(shù)）；對于V錐流量計，因為沒有標準的文件可依，所以必須用不可壓縮流體進行實測。下面是在實驗中標定流出系數(shù)所設計的標定裝置，如圖2所示。

圖2 流出系數(shù)標定裝置

量筒測的是實際體積流量，V錐流量計檢測的是理論流量值。對于每一個V錐流量計，在流量公式中所采用的流出系數(shù)C是通過流量標定而獲得的。C的典型數(shù)值范圍是0.75～0.85。

1.1.3 V錐流量計的氣體可膨脹系數(shù)

如果被測介質是氣體或蒸氣，則必須使用氣體可膨脹性系數(shù)ε來修正柏努利方程。這是因為在節(jié)流件兩端由于壓力變化所造成的氣體密度ρ的變化并不適用于液體。對于液體來說可膨脹系數(shù)ε為1，對于氣體、蒸汽來說ε＜1。根據(jù)ISO4006中定義的氣體的可膨脹系數(shù)：

（2）

（3）

其中C就是前面標定的流出系數(shù)。

雖然沒有現(xiàn)在還沒有標準的文件可用，但是由于現(xiàn)有的條件有限，不能用跟流出系數(shù)那樣的裝置去標定可膨脹系數(shù)。所以這里我采用的是NEL實驗室和McCrometer公司的三位博士在2001年的一次國際流量會議的論文中給出的結論，其基本思想是：根據(jù)ISO5167，把C·ε和 Δp/（k·p1）看作是線性關系，用氣體作介質試驗，把C和ε的乘積求出，再去除以流出系數(shù)即可得到可膨脹系數(shù)。本課題中并沒有直接引用他們的擬合公式，而是采用天津大學徐英教授所擬合出來的公式，其擬合公式如下：

（4）

式中：β為等效直徑比；ΔP為差壓值，Pa；k為等熵指數(shù)，空氣的等熵指數(shù)為1；P1為靜壓值，Pa。

1.2 溫壓補償

在工況下測量氣體質量流量時，由于易受溫度、壓力的影響導致其偏離理想的工作狀態(tài)，zui終導致測量結果產生較大偏差。所以，在測量蒸汽質量流量時必須輔以溫、壓補償。

1.2.1 過熱蒸汽質量流量的溫、壓補償

在智能V錐流量中對于過熱蒸汽來說，其補償有兩種方案。一種方案是查表差值法。由于過熱蒸汽的密度是壓力P和溫度T的二元函數(shù)，因此其密度表很大，存放這個密度表需要占用很大的存儲空間。另外，二元函數(shù)的插值也不簡單。所以，雖然查表法能夠做到很高的補償精度，卻不受人們的喜歡。另一種方案是公式補償法。

可采用如下密度補償公式：

（5）

式中：T為過熱蒸汽的溫度，℃；p為過熱蒸汽的絕壓，MPa；a=0.00471；b=10.197；c=1.0336；d=1.32×10-5；e=0.0097。

圖3 過熱蒸汽質量流量的溫壓補償

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