安裝尿素流量計時(shí)如何減少彎管部件對于測量的影響

尿素流量計是一種工農業(yè)生產(chǎn)與生活中普遍都在使用的流量測量?jì)x表，因其具有的獨特的優(yōu)點(diǎn)，在測量各類(lèi)導電液體中性能非常優(yōu)秀，因為管道中無(wú)阻流件，不會(huì )對流體的流動(dòng)產(chǎn)生影響，并且可以測量正反雙向的流量數據，本文針對于尿素流量計在管道測量中經(jīng)常會(huì )遇到的彎管部件位置時(shí)，安裝尿素流量計時(shí)產(chǎn)生的影響通過(guò)實(shí)驗作出分析，幫助用戶(hù)理解尿素流量計安裝時(shí)需要注意的問(wèn)題，彎管出口流速分布的畸變要影響下游尿素流量計的測量值。電磁流量傳感器的安裝方式使其電極軸與彎管平面成45°角,可減緩擾流的影響。闡述了采用該方法的實(shí)驗過(guò)程、試驗數據和結論。
1、問(wèn)題的提出
流體流過(guò)彎管后,下游產(chǎn)生流速分布畸變,若是兩只鄰近相接的不同平面彎管,除流速分布畸變外還會(huì )有漩渦。這些現象要影響裝在下游的大部分類(lèi)型流量?jì)x表(除容積式等少數類(lèi)型外)的測量值,因此通常要求在流量?jì)x表安裝點(diǎn)之前有一定長(cháng)度直管段,改善進(jìn)入儀表的流動(dòng)狀況。尿素流量計受彎管影響較小,直管長(cháng)度要求也遠低于節流差壓式、渦街式等其他流量?jì)x表。但是當前尿素流量計精度為測量值的0.5%,甚至0.2%0.4%,即使影響量較小,還是受到人們的關(guān)注。
除儀表前直管段可降低彎管影響外,人們還從安裝方式上設法降低影響的方法。文獻[1]曾報道電磁流量傳感器電極軸線(xiàn)與鄰近彎管平面成45°傾斜安裝可以減少彎管影響。日本工業(yè)標準B7554“解說(shuō)部分”列有電極軸線(xiàn)與彎管平面垂直、平行、成45°三種安裝方式,在不同長(cháng)度直管下的測量誤差范圍,也說(shuō)明這一效果。
2000年上海原水公司擬在已建成的某泵站加裝DN2 200尿素流量計,但彎管下游安裝位置的前直管長(cháng)度明顯不符合規定中5 D10 D(D為管徑,下同)的要求,此時(shí),影響測量誤差有多大呢?由于受條件限制無(wú)法在現場(chǎng)用經(jīng)典的測量方法(如流速計流速面積法)作比對試驗,以估計彎管影響附加誤差值。并且使用方必須在訂購之前就要知道附加誤差估計值,以決定設計方案。筆者按相似原理以較小口徑尿素流量計在實(shí)驗室模擬現場(chǎng)條件作試驗。試驗證明45°安裝可減小彎管影響,并求得該個(gè)案安裝條件下傳統安裝方式的影響值。
2、彎管下游流速分布影響
流體流過(guò)彎管由于離心力作用,靠外壁產(chǎn)生擴散效應,內壁產(chǎn)生收縮效應,由此產(chǎn)生橫向流動(dòng)的二次流,引起下游產(chǎn)生速度分布畸變,如圖1所示。圖1中,右邊垂直剖面彎管外緣流速較快,水平剖面呈雙峰值流速分布。隨著(zhù)液流離開(kāi)彎管距離增加,畸變會(huì )趨于緩和。
當前絕大部分電磁流量傳感器是非均勻磁場(chǎng)分布結構設計。非均勻磁場(chǎng)理論認為包含電極的測量管橫截平面區域內,各微小液體體積元切割磁力線(xiàn)對電極間信號“所起作用”各異,因此不是均勻地而是按“所起作用”非均勻地設計各點(diǎn)磁場(chǎng)強度,使在理想條件下流速分布畸變不會(huì )影響流量測量值。然而實(shí)際儀表還是受到一些影響。圖2所示是工業(yè)標準所附彎管下游三種安裝方式不同直管長(cháng)度的誤差范圍。


3、實(shí)驗
實(shí)流實(shí)驗是在稱(chēng)重法水流量標準裝置上進(jìn)行。裝置的不確定度為0.011%,試驗儀表是DN100的,按現場(chǎng)幾何尺寸比例縮小設置管道,如圖3所示夾裝到流量標準裝置上校驗。試驗結果如圖4所示。圖中“正常安裝”即按前置直管段長(cháng)度大于等于10 D,后置直管段長(cháng)度大于等于5D安裝,其試驗數據即為參比值。尿素流量計滿(mǎn)度流量為150 m3/h,實(shí)驗流速范圍0.325.3 m/s,共做了5個(gè)流量點(diǎn)


4、結論
1)在本試驗安裝條件下,流量傳感器電極軸在A(yíng)= 90°位置時(shí)最大誤差為- 1.2%,A= 0°位置時(shí)為+ 1.6%,A= 45°位置時(shí)為0.5%;與正常安裝條件即參比值相比,最大附加誤差在A(yíng)= 90°時(shí)為- 1.2%, A= 0°時(shí)為+ 1.65%, A= 45°時(shí)為+0.65%。2)實(shí)驗證明電極軸線(xiàn)45°安裝比傳統水平安裝(A= 0°)受彎管流動(dòng)擾動(dòng)影響有很大改善。3)電磁流量傳感器在彎管下游即使有足夠長(cháng)(5D)的直管段,亦應按“45°安裝”,作為減小彎管撓流影響,降低附加誤差的措施。

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