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金屬管轉(zhuǎn)子流量計測量誤差控制
發(fā)布時間:2019-12-25

摘要:金屬管轉(zhuǎn)子流量計由于具有結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍寬、可靠性高、使用維護方便等優(yōu)點,而被廣泛用于流量檢測和過程控制中,當(dāng)其測量的流體與標(biāo)定的流體不同時,需要對測量值進行修正。對金屬管轉(zhuǎn)子流量計測量值的修正公式進行了推導(dǎo),對正確安裝使用金屬管轉(zhuǎn)子流量計注意事項進行了闡述。提出通過對金屬管轉(zhuǎn)子流量計測量值公式的修正,正確安裝金屬管轉(zhuǎn)子流量計,可獲得準(zhǔn)確可靠的測量結(jié)果。
0引言
  金屬管轉(zhuǎn)子流量計用于連續(xù)測量封閉管道中液體和氣體的體積流量,具有結(jié)構(gòu)簡單、壓力損失小、測量范圍寬、可靠性高、可測量小流量及較低雷諾數(shù)流量、使用維護方便等優(yōu)點。由于金屬管轉(zhuǎn)子流量計適應(yīng)性強,因此被廣泛地應(yīng)用于流量測量和過程控制中。金屬管轉(zhuǎn)子流量計出廠時的刻度值是用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的水或空氣標(biāo)定的,而在實際工程應(yīng)用中,金屬管轉(zhuǎn)子流量計測量的流體卻不一定是水或空氣。
  影響金屬管轉(zhuǎn)子流量計測量精度的因素較多,包括被測流體的溫度、壓力、密度、粘度等。當(dāng)實際測量的流體與標(biāo)定的流體不同,或者狀態(tài)不同時,必須對測量的結(jié)果進行刻度的換算和修正,同時,必須正確地安裝和使用金屬管轉(zhuǎn)子流量計,以獲得準(zhǔn)確、可靠的測量結(jié)果。
1公式修正
  金屬管轉(zhuǎn)子流量計出廠時是用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的水或空氣標(biāo)定的。如果流體狀態(tài)與標(biāo)定狀態(tài)不同,或者測量的流體與標(biāo)定的流體不同時,則直接讀取的流量值是不準(zhǔn)確的,可根據(jù)流量基本方程進行修正。
金屬管轉(zhuǎn)子流量計流量的基本方程為:

  式中:α為流量系數(shù),與轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu)和雷諾數(shù)有關(guān);ε為膨脹校正系數(shù),對不可壓縮流體,ε=1;F0為轉(zhuǎn)子周圍環(huán)隙面積,與轉(zhuǎn)子懸停高度h相對應(yīng);Vt為轉(zhuǎn)子的體積;ρt為轉(zhuǎn)子材料密度;ρ為流體密度;A為轉(zhuǎn)子最大截面積;g為重量加速度。
若F0=c·h(式中,c與轉(zhuǎn)子和錐形管的尺寸有關(guān)),則:

1.1氣體流體的修正
  由于轉(zhuǎn)子流量計是用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(20℃,0.10133MPa)的空氣標(biāo)定的,所以,在測量氣體流量時,如果氣體不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),或者氣體的密度與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的空氣差異較大,則必須對測量結(jié)果進行修正才能得到正確的流量值。
標(biāo)準(zhǔn)狀況下,待測氣體流量Q1與標(biāo)定值Q0有如下關(guān)系:

  式中:ρ1為標(biāo)準(zhǔn)狀況下,待測氣體的密度;ρ0為標(biāo)準(zhǔn)狀況下,空氣的密度。
待測氣體流量Q1為:

  式中:P2、V2、T2為某氣體某一狀態(tài)的壓力、體積、溫度;P1、V1、T1為某氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的壓力、體積、溫度。
而對于某一特定的系統(tǒng),流量Q、體積V和時間t之間有如下關(guān)系:
V=Qt
  則某狀態(tài)下的氣體流量Q2與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量Q1之間可按下式換算:

1.2液體流體的修正
  測量液體流量的轉(zhuǎn)子流量計是用常溫下(20℃)的水進行標(biāo)定的,如果工業(yè)應(yīng)用時測量的液體不是水,則需考慮液體密度和粘度與水的差異。如果二者密度和粘度接近,則可忽略密度和粘度的影響;如果二者密度和粘度差異較大,則必須對流量計的指示值進行修正。
出廠標(biāo)定流量值Q0與測量指示值Q之間有如下關(guān)系:

式中:τ為粘性摩擦力,當(dāng)τ=0時為理想流體。
2金屬管流量計的安裝
  為了保證金屬管轉(zhuǎn)子流量計具有較高的測量精度,需確保金屬管轉(zhuǎn)子流量計正確安裝。
(1)金屬管流量計選型或訂貨時要向制造商提供準(zhǔn)確的工藝介質(zhì)信息。如果制造商能夠針對工藝介質(zhì)進行流量計的標(biāo)定,則可減少后期測量值的修正工作。
(2)當(dāng)金屬管轉(zhuǎn)子流量計需要垂直安裝時,其垂直度應(yīng)該≤2°;若需要水平安裝,則其安裝水平夾角應(yīng)該≤2°。
(3)為避免管路條件影響流體流動狀態(tài),進而對金屬管轉(zhuǎn)子流量計的測量精度產(chǎn)生影響,金屬管轉(zhuǎn)子流量計的進口之前必須保證有>5倍管徑長度的直管段,而其出口之后也要保證>250mm長度的直管段。
(4)為避免鐵磁性物質(zhì)和固體顆粒對金屬管轉(zhuǎn)子流量計的測量精度產(chǎn)生影響,必須在流量計進口直管段之前加裝過濾器。
(5)如果金屬管轉(zhuǎn)子流量計的錐管和浮子受到污染,必須進行清洗,以免影響測量精度。金屬管轉(zhuǎn)子流量計的日常維護也要求定期對浮子和錐管進行清洗。
  為方便金屬管轉(zhuǎn)子流量計的維護和檢修,應(yīng)該考慮在工藝管線上設(shè)計安裝旁路管道。
3結(jié)語
  使用金屬管轉(zhuǎn)子流量計測量流體流量時,如果待測的流體與標(biāo)定的流體不同,則會產(chǎn)生測量誤差。通過使用流體流量的修正公式對測量結(jié)果進行修正和正確安裝使用金屬管轉(zhuǎn)子流量計,可獲得準(zhǔn)確可靠的測量結(jié)果。

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