摘要(yao)：對V錐流(liu)量計 抗(kang)擾動特(te)性有助(zhu)于厘清(qing)V錐流量(liang)計的計(ji)量性能(neng)。将成套(tao)圓片型(xing)漩渦、圓(yuan)片型剖(pou)面擾動(dong)發生器(qi)，分别安(an)裝在V錐(zhui)流量計(ji)上、下㊙️遊(you)0D、3D處🐉的直(zhi)管段上(shang)，進行擾(rao)動對V錐(zhui)流量計(ji)測量🙇🏻性(xing)能影響(xiang)的試💜驗(yan)。通過分(fen)析得出(chu)了未安(an)裝與安(an)裝擾動(dong)發生器(qi)時流量(liang)的相對(dui)誤差。結(jie)果表明(ming)，上、下遊(you)0D、3D處擾動(dong)對V錐流(liu)量計測(ce)🌍量性能(neng)的影響(xiang)明顯，在(zai)實際使(shi)用中應(ying)引起足(zu)夠的重(zhong)視。
0引言(yan)
　　爲了降(jiang)低流體(ti)擾動對(dui)差壓式(shi)流量計(ji)測量性(xing)能帶來(lai)✊的影響(xiang)，節流裝(zhuang)置的安(an)裝使用(yong)應具備(bei)相應的(de)管道條(tiao)件，上下(xia)遊⁉️配置(zhi)的直管(guan)段長度(du)須滿足(zu)相關技(ji)術要求(qiu)。對于目(mu)前仍廣(guang)泛使用(yong)的标準(zhun)孔闆來(lai)說，隻要(yao)按标準(zhun)[1-2]設計、制(zhi)造，前後(hou)直管段(duan)的配管(guan)長度、内(nei)徑、圓度(du)等滿足(zu)規範要(yao)求，安裝(zhuang)使用前(qian)無需實(shi)流标定(ding)🚩就可估(gu)算其測(ce)量誤差(cha)。在各類(lei)技術交(jiao)流及推(tui)介資料(liao)中，認爲(wei)V錐流量(liang)計具有(you)流體自(zi)整流能(neng)力，抗流(liu)動幹🥵擾(rao)性能強(qiang)，直管段(duan)要求低(di)的特點(dian)，提出前(qian)1D～3D、後0D～1D直管(guan)段，有些(xie)甚至提(ti)出了不(bu)需要配(pei)置直管(guan)段就可(ke)正常💋使(shi)用。對于(yu)提出直(zhi)管段上(shang)述要求(qiu)的合理(li)性與科(ke)學性，由(you)于沒有(you)擾動對(dui)V錐流量(liang)計測量(liang)性能的(de)影響進(jin)行系統(tong)的研究(jiu)，使得配(pei)多長的(de)直㊙️管段(duan)才合适(shi)沒有足(zu)夠的實(shi)🏃🏻驗數據(ju)支撐，對(dui)此業界(jie)一直持(chi)🎯有不同(tong)的看法(fa)，急需通(tong)過實驗(yan)來獲得(de)答案。V錐(zhui)流量計(ji)是一🌍種(zhong)差壓式(shi)流量儀(yi)表，雖然(ran)其結構(gou)具有一(yi)定的自(zi)整流👄能(neng)力，但其(qi)不對稱(cheng)的取壓(ya)結構，錐(zhui)體與管(guan)🚶道的同(tong)軸🏒度誤(wu)差，管道(dao)、錐體圓(yuan)度和🐉焊(han)接變形(xing)的影響(xiang)及流場(chang)的複雜(za)性，不可(ke)避免地(di)會産生(sheng)測量附(fu)🐕加誤差(cha)，更沒㊙️有(you)形成成(cheng)套的技(ji)術手冊(ce)用于指(zhi)導設計(ji)、生産、安(an)裝與使(shi)用。爲了(le)獲得第(di)一手資(zi)料，一台(tai)口徑DN50，β爲(wei)0.6的V錐流(liu)😄量傳感(gan)器，并配(pei)置測量(liang)範圍爲(wei)❗6kPa，精度爲(wei)0.2級，低零(ling)漂 差壓(ya)變送器(qi) ，其輸入(ru)差壓與(yu)輸出電(dian)流設置(zhi)爲線性(xing)關系，以(yi)提高🐆小(xiao)流量時(shi)👉輸🐕出電(dian)流的靈(ling)敏度；配(pei)置0.05級四(si)位半數(shu)字🤟多用(yong)表用于(yu)指示差(cha)壓變送(song)器輸出(chu)電流值(zhi)；工作介(jie)質水爲(wei)🔞牛頓流(liu)體，連續(xu)🔴并充滿(man)圓管及(ji)節流件(jian)，并采用(yong)成套擾(rao)動器對(dui)V錐流量(liang)計進⛱️行(hang)抗擾動(dong)性能的(de)實⛹🏻‍♀️流測(ce)試。
1試驗(yan)結果
1.1前(qian)直管段(duan)0D、3D處擾動(dong)試驗
　　在(zai)前直管(guan)段0D、3D處分(fen)别安裝(zhuang)圓片型(xing)擾動發(fa)生器，圓(yuan)片型左(zuo)漩漩渦(wo)擾動發(fa)生器，如(ru)圖1所示(shi)，圓片型(xing)右漩漩(xuan)渦擾動(dong)發生器(qi)💔，如圖❄️2所(suo)示，圓片(pian)型速度(du)剖面流(liu)動擾動(dong)發生器(qi)，如圖🛀🏻3所(suo)示，短㊙️接(jie)環如圖(tu)4所示😘。

　　圓片(pian)型左漩(xuan)、右漩漩(xuan)渦擾動(dong)發生器(qi)可産生(sheng)類似于(yu)直角連(lian)接的兩(liang)個90°彎管(guan)所引起(qi)的漩渦(wo)。圓片型(xing)速度剖(pou)面🏒流動(dong)擾動發(fa)生器可(ke)産生類(lei)似于突(tu)出的管(guan)道接頭(tou)或尚未(wei)全🔆開的(de)閘閥所(suo)引起的(de)漩渦。利(li)用現有(you)的工作(zuo)條件，在(zai)直管段(duan)0D處從DN40直(zhi)接擴大(da)到DN50，使流(liu)動截面(mian)突然擴(kuo)大，模拟(ni)日常使(shi)用中可(ke)能遇到(dao)的管道(dao)條件，研(yan)究當管(guan)道口徑(jing)突變時(shi)，引起的(de)擾流對(dui)V錐流量(liang)📞計所産(chan)生的影(ying)響。值得(de)說明的(de)是圓♌片(pian)型左漩(xuan)漩渦🌂擾(rao)動發生(sheng)器、圓片(pian)型🌏右漩(xuan)漩渦擾(rao)動發🈲生(sheng)器、圓片(pian)型💃🏻速度(du)剖面流(liu)動擾動(dong)發生器(qi)是依據(ju)參考文(wen)獻[3]附錄(lu)✌️B而設計(ji)制作。前(qian)直管段(duan)0D、3D設置擾(rao)動器的(de)實驗數(shu)據，如🌈表(biao)1所示。
1.2後(hou)直管段(duan)0D、3D擾動試(shi)驗
　　後直(zhi)管段0D、3D處(chu)分别安(an)裝圓片(pian)型左漩(xuan)漩渦擾(rao)動發生(sheng)器🆚、圓片(pian)㊙️型右漩(xuan)漩渦擾(rao)動發生(sheng)器、圓片(pian)型速度(du)剖面⛹🏻‍♀️流(liu)動擾動(dong)發生器(qi)，同時進(jin)行了管(guan)徑從DN50突(tu)變地縮(suo)小到DN40的(de)試驗。實(shi)驗數據(ju)如表2所(suo)示。


2數據(ju)處理
　　由(you)于差壓(ya)變送器(qi)的輸出(chu)電流正(zheng)比于輸(shu)入差壓(ya)，設未安(an)裝擾♍動(dong)🚶‍♀️器輸出(chu)電流爲(wei)I0，安裝擾(rao)動器後(hou)輸出電(dian)流爲I，則(ze)輸🔞出電(dian)流的相(xiang)對誤差(cha)爲[(I-I0)/I0]×100％。可得(de)在前直(zhi)管段0D、3D處(chu)擾動與(yu)無擾動(dong)時電流(liu)的相對(dui)誤差✨曲(qu)線，如圖(tu)5所🔴示。後(hou)直管段(duan)0D、3D處擾動(dong)與無擾(rao)動時電(dian)流的相(xiang)對誤差(cha)曲線，如(ru)圖6所示(shi)。
　　一般管(guan)道雷諾(nuo)數ReD＜2300爲層(ceng)流狀态(tai)，ReD=2000～4000爲過渡(du)狀态，ReD＞4000爲(wei)紊流狀(zhuang)💃🏻态，流體(ti)雷諾數(shu)的計算(suan)公式如(ru)下：

式中(zhong)：
qv——體積流(liu)量，m3/h；
D——管道(dao)内徑，mm；
ν——流(liu)體運動(dong)黏度，m2/s
　　 差(cha)壓式流(liu)量計 需(xu)有适用(yong)的雷諾(nuo)數ReD範圍(wei)工作于(yu)湍流流(liu)動狀态(tai)。當管👌道(dao)内徑D爲(wei)50mm，水的運(yun)動黏度(du)ν爲1.006×10-6m2/s，雷諾(nuo)數ReD取4000時(shi)，則體積(ji)流量：
qv=DνReD/354×10-3=0.05×1.006×10-6×4000/354×10-3≈5.7×10-4m3/s≈2.0m3/h
　　由(you)此可知(zhi)，體積流(liu)量在1.0～2.0m3/h範(fan)圍内爲(wei)過渡狀(zhuang)态。
　　由于(yu)流量與(yu)差壓的(de)方差成(cheng)正比，故(gu)有流量(liang)與差壓(ya)變送❓器(qi)輸❓出電(dian)流的方(fang)差成正(zheng)比。則流(liu)量的相(xiang)對誤差(cha)爲☔

　　從式(shi)（2）可得，在(zai)前直管(guan)段0D、3D處擾(rao)動與無(wu)擾動時(shi)流量的(de)相對誤(wu)差🐪曲線(xian)，如圖7所(suo)示，後直(zhi)管段0D、3D處(chu)擾動與(yu)無擾動(dong)時流量(liang)的相對(dui)誤差曲(qu)線，如圖(tu)8所示，其(qi)中将流(liu)量小于(yu)0.5m3/h的電流(liu)信号切(qie)除（當流(liu)量🔱值較(jiao)小，電流(liu)I0接近4時(shi)❗，δ将很大(da)，沒有實(shi)際意義(yi)）。




3試(shi)驗中發(fa)現的現(xian)象
　　當流(liu)量增大(da)到8m3/h時，在(zai)以電磁(ci)流量計(ji)作爲标(biao)準表的(de)水✊流量(liang)标準裝(zhuang)置上進(jin)行測試(shi)時，由于(yu)流量波(bo)動太大(da)已難以(yi)☁️讀數。在(zai)用玻璃(li)轉子流(liu)量計進(jin)行比對(dui)測量時(shi)，能直觀(guan)地發現(xian)浮🛀子上(shang)下大範(fan)圍☀️地沉(chen)浮，管道(dao)内的壓(ya)強波動(dong)較大，流(liu)速場變(bian)化明顯(xian)。
　　另外，由(you)于V錐流(liu)量計輸(shu)出的差(cha)壓較低(di)，引壓管(guan)液位的(de)微小波(bo)動或差(cha)壓變送(song)器零漂(piao)對流量(liang)有着顯(xian)著的影(ying)響。如在(zai)流量點(dian)1m3/h處，實測(ce)輸出電(dian)流僅爲(wei)4.117mA，由于差(cha)變的量(liang)程爲6kPa，對(dui)應的差(cha)壓Δp=[（4.117-4）mA/（20-4）mA]×6kPa≈0.044kPa。在流(liu)量計靜(jing)态時，若(ruo)管道😍内(nei)壓力波(bo)動或引(yin)壓管内(nei)氣泡等(deng)原因導(dao)緻引壓(ya)管内壓(ya)差不平(ping)🔞衡，隻要(yao)産生♻️44Pa相(xiang)當于4.5mm水(shui)柱⭕的液(ye)位差，即(ji)可産生(sheng)高達⚽1m3/h的(de)虛假流(liu)量[4]。雖然(ran)V錐流量(liang)計的壓(ya)損相⛹🏻‍♀️對(dui)較小，但(dan)産生的(de)差壓也(ye)相對較(jiao)低💔，因此(ci)，小流量(liang)時的測(ce)量誤差(cha)應引起(qi)❓足夠重(zhong)視。
4結語(yu)
1）在0D處V錐(zhui)流量計(ji)具有較(jiao)好抗管(guan)道口徑(jing)突變的(de)能力。
2）前(qian)、後0D、3D處擾(rao)動對V錐(zhui)流量計(ji)測量性(xing)能的影(ying)響不可(ke)忽視🈲。
3）配(pei)置高精(jing)度、低零(ling)漂差壓(ya)變送器(qi)，差壓引(yin)壓管應(ying)具有🔞良(liang)⛱️好的工(gong)作狀态(tai)，否則，小(xiao)信号有(you)效切除(chu)的難度(du)較大㊙️，并(bing)将縮減(jian)成套V錐(zhui)流量計(ji)的範圍(wei)度。
4）V錐流(liu)量計是(shi)一個典(dian)型的懸(xuan)臂梁結(jie)構，即使(shi)是穩定(ding)流在支(zhi)撐㊙️杆上(shang)流過，發(fa)生“卡門(men)”渦街是(shi)不可避(bi)免的，同(tong)時⭕受上(shang)遊來流(liu)沖擊也(ye)👌會産生(sheng)時變加(jia)速度将(jiang)誘發流(liu)體振蕩(dang)，當與懸(xuan)臂✂️梁結(jie)構❤️産生(sheng)共振時(shi)将對測(ce)量結果(guo)産🌂生較(jiao)大影響(xiang)。
由于阻(zu)流件類(lei)型的複(fu)雜多樣(yang)，以及V錐(zhui)流量計(ji)的結構(gou)、制造及(ji)安裝等(deng)原因，對(dui)擾動産(chan)生測量(liang)誤差的(de)研究将(jiang)💛是長期(qi)和艱巨(ju)的。通過(guo)擾動對(dui)V錐流量(liang)計測量(liang)性能影(ying)響，抛磚(zhuan)✊引玉，将(jiang)🛀有效助(zhu)推V錐流(liu)量計的(de)進步與(yu)流量的(de)發展。

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