摘要：對(duì)V錐流量(liang)計 抗擾(rǎo)動特性(xìng)有助于(yu)厘清V錐(zhuī)流量計(jì)的計量(liàng)性能。将(jiang)成❌套圓(yuán)片型漩(xuan)渦、圓片(pian)型剖面(mian)擾動發(fa)生器，分(fèn)别安裝(zhuāng)在V錐流(liú)量計上(shang)、下遊0D、3D處(chù)的直管(guǎn)段上，進(jìn)行擾動(dòng)對V錐流(liu)量計測(ce)量性能(neng)影響的(de)試驗。通(tōng)過分析(xī)得出了(le)未安裝(zhuang)與安裝(zhuang)擾動🙇🏻發(fā)生器時(shí)流量的(de)相對誤(wu)差。結果(guǒ)表明，上(shang)、下遊0D、3D處(chu)擾動對(duì)V錐流量(liang)計測💛量(liang)性能的(de)影響明(ming)顯，在實(shi)際使用(yòng)中應引(yǐn)起💋足夠(gou)的重視(shì)。
0引言
　　爲(wèi)了降低(dī)流體擾(rǎo)動對差(chà)壓式流(liú)量計測(cè)量性能(néng)帶來的(de)影響，節(jiē)流裝置(zhi)的安裝(zhuang)使用應(ying)具備相(xiàng)應的管(guan)道條件(jiàn)，上下遊(yóu)☂️配置的(de)直管段(duan)長度須(xu)滿足相(xiàng)關技術(shu)要求📞。對(dui)于目前(qián)仍廣泛(fàn)使用的(de)标準孔(kǒng)闆來說(shuō)，隻要按(an)标準[1-2]設(she)計、制造(zao)👄，前後直(zhí)管段的(de)配管長(zhǎng)度、内徑(jing)✍️、圓度等(děng)滿足規(guī)範要求(qiú)，安裝使(shi)用前無(wú)需實流(liu)标定就(jiù)可估算(suàn)其測🚩量(liang)誤差。在(zài)各類技(ji)術交流(liú)及推介(jie)資料中(zhong)，認爲🔞V錐(zhuī)流量計(jì)具有流(liu)體自整(zhěng)流能力(li)，抗流動(dong)⚽幹擾性(xìng)能強，直(zhí)管段📞要(yào)求低的(de)特點，提(tí)出前1D～3D、後(hou)0D～1D直管段(duàn)，有些甚(shèn)至提出(chū)了不♌需(xū)要配🥵置(zhi)直管段(duan)就可正(zheng)常使用(yòng)。對于提(tí)出直⛱️管(guan)段上述(shù)要求的(de)合理性(xìng)與科學(xué)性，由于(yu)沒有擾(rǎo)動對V錐(zhui)流量計(ji)測量性(xìng)能的影(yǐng)響進行(hang)系統的(de)研究，使(shi)得配多(duō)長的直(zhí)管段才(cái)合适沒(méi)有足夠(gou)的實驗(yàn)數據支(zhī)撐，對此(ci)業界一(yi)直持有(you)不同的(de)看法，急(ji)需通過(guò)實驗來(lái)獲得答(dá)案。V錐流(liú)量計是(shi)一種差(chà)壓式流(liú)量儀表(biao)，雖然其(qi)結構具(ju)有一定(ding)的自整(zheng)流能力(lì)，但其不(bu)🏃‍♂️對稱的(de)取壓📧結(jie)構，錐體(tǐ)與管道(dào)的同軸(zhóu)度誤差(cha)，管道、錐(zhuī)體圓度(dù)和焊接(jie)☎️變形的(de)影響及(ji)流場🤟的(de)複雜性(xìng)，不可避(bi)免🐅地會(hui)産生測(ce)量附加(jia)誤差，更(gèng)沒有形(xíng)成成套(tao)的技術(shù)手冊用(yòng)于指導(dǎo)設計、生(sheng)産、安裝(zhuāng)與使用(yòng)。爲了獲(huo)得第一(yī)手資料(liào)，一台🔞口(kou)徑DN50，β爲0.6的(de)V錐流量(liang)傳感器(qi)，并😍配置(zhi)測量範(fan)圍爲6kPa，精(jing)度爲0.2級(ji)，低零漂(piāo) 差壓變(biàn)送器 ，其(qí)輸入差(chà)壓與輸(shū)出電流(liu)設置爲(wèi)線性關(guān)系，以提(ti)高☀️小流(liu)量時輸(shu)出電流(liu)的靈敏(min)度；配置(zhì)0.05級四位(wei)半數字(zì)多用表(biao)用于指(zhǐ)示差壓(ya)變🍉送器(qi)輸出電(dian)流值；工(gōng)作介質(zhì)水爲牛(niú)頓流體(tǐ)，連續㊙️并(bing)充滿圓(yuán)管及節(jie)流件，并(bing)采用成(cheng)套擾♋動(dòng)器對V錐(zhuī)流量計(jì)進行抗(kang)擾動性(xìng)能的實(shí)💃流測試(shi)。
1試驗結(jie)果
1.1前直(zhi)管段0D、3D處(chu)擾動試(shì)驗
　　在前(qian)直管段(duàn)0D、3D處分别(bie)安裝圓(yuan)片型擾(rǎo)動發生(sheng)器，圓片(pian)型左漩(xuan)漩渦擾(rǎo)動發生(shēng)器，如圖(tu)1所示，圓(yuan)片型右(you)漩漩渦(wō)擾動發(fā)生器✏️，如(ru)圖2所示(shi)，圓片型(xing)速度剖(pōu)面流動(dòng)擾動發(fā)生🔱器，如(rú)圖3所示(shi)，短💔接環(huán)如圖4所(suǒ)示👈。

　　圓片型(xíng)左漩、右(yòu)漩漩渦(wō)擾動發(fa)生器可(ke)産生類(lèi)似于直(zhí)角連接(jiē)的兩個(ge)90°彎管所(suo)引起的(de)漩渦。圓(yuán)片型速(sù)度剖面(miàn)流動🌂擾(rǎo)動發生(sheng)器可産(chan)生類似(sì)于突出(chū)的管道(dao)接頭或(huo)尚未全(quan)開的閘(zha)❓閥所引(yǐn)🚶‍♀️起的漩(xuán)渦。利用(yong)現有🈚的(de)工作條(tiao)👅件，在直(zhi)管段0D處(chù)從DN40直接(jiē)擴大到(dao)DN50，使流動(dong)截⛱️面突(tu)然擴大(dà)，模拟日(rì)常使用(yong)中可能(neng)遇📞到的(de)管道條(tiao)件，研究(jiū)當管✔️道(dao)口徑突(tu)變時，引(yin)♻️起的擾(rǎo)流對V錐(zhui)流量計(ji)所産生(sheng)✏️的影響(xiǎng)🔱。值得說(shuo)明的是(shi)圓片型(xing)左漩漩(xuan)渦擾🐪動(dong)發生器(qì)、圓片型(xíng)㊙️右漩漩(xuán)渦擾動(dòng)發生器(qì)、圓片型(xíng)速度剖(pōu)面流動(dòng)擾動發(fa)生器是(shì)依據參(cān)考文獻(xiàn)[3]附錄B而(er)設計制(zhì)作。前直(zhi)管段0D、3D設(shè)置擾動(dòng)器的實(shi)驗數據(ju)，如表1所(suo)示。
1.2後直(zhi)管段0D、3D擾(rao)動試驗(yàn)
　　後直管(guan)段0D、3D處分(fen)别安裝(zhuang)圓片型(xíng)左漩漩(xuan)渦擾動(dòng)發生器(qì)、圓片型(xing)右漩漩(xuan)渦擾動(dòng)發生器(qì)、圓片型(xíng)速度剖(pou)面流動(dòng)擾動發(fa)生器，同(tóng)時進💃行(háng)了管徑(jing)從DN50突變(bian)地縮小(xiǎo)⭐到DN40的試(shi)驗。實驗(yàn)🙇🏻數據如(ru)表2所示(shi)。


2數據處(chù)理
　　由于(yú)差壓變(bian)送器的(de)輸出電(diàn)流正比(bǐ)于輸入(ru)差壓，設(shè)未安裝(zhuang)💋擾動器(qì)輸出電(dian)流爲I0，安(ān)裝擾動(dòng)器後輸(shū)出電流(liú)爲I，則輸(shū)📞出電🥵流(liú)的相對(duì)誤差爲(wèi)[(I-I0)/I0]×100％。可得在(zài)前直管(guǎn)段0D、3D處擾(rǎo)動與無(wú)擾動時(shí)電流的(de)相對誤(wu)差曲線(xian)，如圖5所(suo)示。後直(zhí)管段0D、3D處(chù)擾動與(yu)無擾動(dòng)時電流(liú)的相對(dui)誤差✏️曲(qǔ)線，如圖(tu)6所示。
　　一(yī)般管道(dào)雷諾數(shu)ReD＜2300爲層流(liú)狀态，ReD=2000～4000爲(wèi)過渡狀(zhuàng)态，ReD＞4000爲紊(wen)流狀态(tai)，流🚶體雷(léi)諾數的(de)計算公(gong)式如下(xià)：

式中：
qv——體(tǐ)積流量(liang)，m3/h；
D——管道内(nèi)徑，mm；
ν——流體(ti)運動黏(nian)度，m2/s
　　 差壓(ya)式流量(liàng)計 需有(yǒu)适用的(de)雷諾數(shu)ReD範圍工(gōng)作于湍(tuān)流流動(dòng)狀态。當(dang)管道🧡内(nèi)徑D爲50mm，水(shui)的運動(dòng)黏度ν爲(wèi)1.006×10-6m2/s，雷諾數(shù)ReD取4000時，則(ze)體積🤞流(liú)量：
qv=DνReD/354×10-3=0.05×1.006×10-6×4000/354×10-3≈5.7×10-4m3/s≈2.0m3/h
　　由此(cǐ)可知，體(tǐ)積流量(liang)在1.0～2.0m3/h範圍(wei)内爲過(guò)渡狀态(tai)。
　　由于流(liu)量與差(cha)壓的方(fang)差成正(zhèng)比，故有(you)流量與(yu)差壓變(bian)送器輸(shu)出✨電流(liú)的方差(chà)成正比(bǐ)。則流量(liang)的相對(dui)誤差爲(wèi)

　　從式（2）可(kě)得，在前(qián)直管段(duàn)0D、3D處擾動(dong)與無擾(rao)動時流(liu)量的相(xiàng)對🌈誤❓差(chà)曲🌈線，如(rú)圖7所示(shì)，後直管(guan)段0D、3D處擾(rao)動與無(wú)擾🈲動時(shí)流量的(de)相對誤(wù)差曲線(xian)，如圖8所(suǒ)示，其中(zhong)将流量(liàng)小于0.5m3/h的(de)電流信(xin)🧡号切除(chu)（當流量(liang)值較小(xiǎo)，電流I0接(jiē)近4時，δ将(jiang)很大，沒(mei)有實際(jì)意義）。




3試驗(yàn)中發現(xian)的現象(xiàng)
　　當流量(liàng)增大到(dao)8m3/h時，在以(yǐ)電磁流(liú)量計作(zuo)爲标準(zhun)表的水(shui)流量标(biao)♈準💚裝置(zhì)上進行(háng)測試時(shi)，由于流(liu)量波動(dong)太大已(yi)難以讀(dú)數。在用(yòng)玻璃轉(zhuǎn)子流量(liàng)計進行(háng)比對測(cè)量時，能(neng)直觀地(dì)發現浮(fu)子上下(xià)大範圍(wéi)地沉浮(fú)，管道内(nei)的壓強(qiáng)波動較(jiao)大，流速(sù)場變化(hua)明顯。
　　另(ling)外，由于(yú)V錐流量(liàng)計輸出(chu)的差壓(yā)較低，引(yǐn)壓管液(yè)位的微(wēi)小波動(dong)或差壓(ya)變送器(qì)零漂對(duì)流量有(you)着顯著(zhe)的影響(xiǎng)。如在流(liú)量點🌈1m3/h處(chu)，實測輸(shu)出電流(liu)僅爲4.117mA，由(yóu)于差變(biàn)的量程(chéng)爲6kPa，對應(yīng)的差壓(ya)Δp=[（4.117-4）mA/（20-4）mA]×6kPa≈0.044kPa。在流量(liang)計靜态(tài)時，若管(guan)道内壓(yā)力波動(dòng)或引壓(ya)🈲管内氣(qì)泡等原(yuan)因導緻(zhi)引壓管(guǎn)内壓差(cha)不平衡(héng)，隻要産(chan)生44Pa相當(dāng)于4.5mm水柱(zhù)的液位(wei)差，即可(kě)産生高(gāo)達1m3/h的✉️虛(xu)假流量(liang)[4]。雖然V錐(zhui)流量計(ji)的壓損(sun)相對較(jiào)小，但産(chan)生的差(cha)壓也🌈相(xiang)對較低(di)🌐，因此，小(xiao)流量時(shí)的測量(liang)誤差應(ying)引起足(zu)夠重視(shi)。
4結語
1）在(zài)0D處V錐流(liu)量計具(jù)有較好(hǎo)抗管道(dao)口徑突(tū)變的能(néng)力。
2）前、後(hou)0D、3D處擾動(dòng)對V錐流(liu)量計測(ce)量性能(neng)的影響(xiǎng)不可忽(hū)視。
3）配置(zhì)高精度(dù)、低零漂(piāo)差壓變(biàn)送器，差(cha)壓引壓(ya)管應具(jù)有🌐良好(hǎo)的工💃🏻作(zuò)狀态，否(fǒu)則，小信(xìn)号有效(xiào)切除的(de)難度🌈較(jiao)大，并将(jiang)📱縮減成(chéng)套V錐流(liú)🔆量計的(de)範圍度(du)。
4）V錐流量(liang)計是一(yi)個典型(xing)的懸臂(bi)梁結構(gòu)，即使是(shi)穩定流(liu)在支撐(cheng)⭐杆上流(liu)過，發生(sheng)“卡門”渦(wo)街是不(bú)可避免(miǎn)的，同時(shí)受上遊(yóu)來流沖(chong)擊也會(huì)産生時(shí)變加速(su)度将誘(yòu)發流體(ti)振蕩，當(dāng)與懸臂(bi)梁結構(gou)産生共(gòng)振時将(jiāng)對測量(liang)結果産(chan)💋生較大(da)影響。
由(you)于阻流(liu)件類型(xíng)的複雜(zá)多樣，以(yi)及V錐流(liu)量計的(de)結構、制(zhi)造及安(ān)裝等原(yuán)因，對擾(rǎo)動産生(sheng)測量誤(wu)差的研(yán)究将是(shi)長期和(hé)艱巨的(de)。通過擾(rǎo)動對V錐(zhuī)流量計(jì)測量性(xìng)能影響(xiǎng)，抛磚引(yǐn)玉，将有(you)效助推(tuī)V錐流😍量(liàng)計的進(jìn)步與流(liu)量的發(fā)展。

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