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金屬管轉子流量計在應用中測量誤差控制及公式修正

發布日期:2018-11-09 10:42:36  來源:  作者:  瀏覽次數:
【導讀】: 摘要:金屬管轉子流量計由于具有結構簡單、測量范圍寬、可靠性高、使用維護方便等優點,而被廣泛用于流量檢測和過程控制中,當其測量的流體與標定的流體不同時,需要對......

     摘要:金屬管轉子流量計由于具有結構簡單、測量范圍寬、可靠性高、使用維護方便等優點,而被廣泛用于流量檢測和過程控制中,當其測量的流體與標定的流體不同時,需要對測量值進行修正。對金屬管轉子流量計測量值的修正公式進行了推導,對正確安裝使用金屬管轉子流量計注意事項進行了闡述。提出通過對金屬管轉子流量計測量值公式的修正,正確安裝金屬管轉子流量計,可獲得準確可靠的測量結果。

 
引言
    金屬管轉子流量計用于連續測量封閉管道中液體和氣體的體積流量,具有結構簡單、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流量、使用維護方便等優點。由于金屬管轉子流量計適應性強,因此被廣泛地應用于流量測量和過程控制中。
    金屬管轉子流量計出廠時的刻度值是用標準狀況下的水或空氣標定的,而在實際工程應用中,金屬管轉子流量計測量的流體卻不一定是水或空氣。影響金屬管轉子流量計測量精確度的因素較多,包括被測流體的溫度、壓力、密度、粘度等。當實際測量的流體與標定的流體不同,或者狀態不同時,必須對測量的結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子流量計,以獲得準確、可靠的測量結果。
 
1 公式修正
    金屬管轉子流量計出廠時是用標準狀況下的水或空氣標定的。如果流體狀態與標定狀態不同,或者測量的流體與標定的流體不同時,則直接讀取的流量值是不準確的,可根據流量基本方程進行修正。
    金屬管轉子流量計流量的基本方程為:
 
20181109103124.jpg
    式中:α 為流量系數,與轉子流量計結構和雷諾數有關;ε 為膨脹校正系數,對不可壓縮流體,ε=1;F0 為轉子周圍環隙面積,與轉子懸停高度h相對應;Vt 為轉子的體積;ρt 為轉子材料密度;ρ 為流體密度;A 為轉子非常大截面積;g 為重量加速度。
    若F0 = c·h (式中,c 與轉子和錐形管的尺寸有關),則:
20181109103132.jpg
 
1.1 氣體流體的修正
    由于轉子流量計是用標準狀態下(20 ℃,0.101 3 3 MPa) 的空氣標定的,所以,在測量氣體流量時,如果氣體不是標準狀態,或者氣體的密度與標準狀態的空氣差異較大,則必須對測量結果進行修正才能得到正確的流量值。
     標準狀況下,待測氣體流量Q1 與標定值Q0 有如下關系:
 
    式中:ρ1 為標準狀況下,待測氣體的密度;ρ0 為標準狀況下,空氣的密度。
    待測氣體流量Q1 為:
20181109103139.jpg
 
    根據理想氣體方程PV = nRT 可得:
     PV/T=nR
 
    所以:
      P1V1/T1=P2V2/T2
 
    式中:P2、V2、T2 為某氣體某一狀態的壓力、體積、溫度;P1、V1、T1 為某氣體標準狀態的壓力、體積、溫度。
    而對于某一特定的系統,流量Q、體積V 和時間t 之間有如下關系:
      V=Qt
    則某狀態下的氣體流量Q2 與標準狀態下的流量Q1 之間可按下式換算:
      P1Q1/T1=P2Q2/T2
    可得:
      Q2=P1T2/P2T1*Q1
 
1.2 液體流體的修正
    測量液體流量的轉子流量計是用常溫下(20℃) 的水進行標定的,如果工業應用時測量的液
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。
    出廠標定流量值Q0 與測量指示值Q 之間有如下關系:
 
20181109103234.jpg
 
    上式中的參數ε可按下式進行計算:
 
20181109103239.jpg
20181109103625.jpg
    式中:τ 為粘性摩擦力,當τ = 0 時為理想流體。
 
2 金屬管流量計的安裝
    為了保證金屬管轉子流量計具有較高的測量精確度,需確保金屬管轉子流量計正確安裝。
    (1) 金屬管流量計選型或訂貨時要向制造商提供準確的工藝介質信息。如果制造商能夠針對工藝介質進行流量計的標定,則可減少后期測量值的修正工作。
    (2) 當金屬管轉子流量計需要垂直安裝時,其垂直度應該≤2 °;若需要水平安裝,則其安裝水平夾角應該≤2 °。
    (3) 為避免管路條件影響流體流動狀態,進而對金屬管轉子流量計的測量精確度產生影響,金屬管轉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> 250 mm長度的直管段。
    (4) 為避免鐵磁性物質和固體顆粒對金屬管轉子流量計的測量精度產生影響,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,以免影響測量精確度。金屬管轉子流量計的日常維護也要求定期對浮子和錐管進行清洗。
    為方便金屬管轉子流量計的維護和檢修,應該考慮在工藝管線上設計安裝旁路管道。
 
3 結語
    使用金屬管轉子流量計測量流體流量時,如果待測的流體與標定的流體不同,則會產生測量誤差。通過使用流體流量的修正公式對測量結果進行修正和正確安裝使用金屬管轉子流量計,可獲得準確可靠的測量結果。

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