脈動流流體有什么流量計可以測量?造成脈動流的原因有哪些?
一、脈動流形成的原因:
工業(yè)管流中流體的流動一般為非定常流和非充分發(fā)展管流,它與流量實驗室創(chuàng)造的特定流動條件、穩(wěn)定的充分發(fā)展管流有較大差別,其流動的不穩(wěn)定性由多種原因造成:
1、原動機,如往復(fù)式發(fā)動機、壓氣機、泵、風機等產(chǎn)生的;
2、控制閥門頻繁動作產(chǎn)生的;
3、管線振蕩,特別是有諧振時引起的;
4、工藝管件,如閥門、彎頭、支管等使流體分流,生產(chǎn)漩渦等產(chǎn)生的;
5、流動系統(tǒng)布置引起的;
6、混相流中某些流型引起的;
7、有些流量計如容積式流量統(tǒng)計轉(zhuǎn)子不均勻旋轉(zhuǎn),渦街流量計產(chǎn)生的渦街以及溫度計套管產(chǎn)生的渦街等引起的等。
不穩(wěn)定流大致可分為兩類:一類不穩(wěn)定流有周期性變化的特征,即通常所指的脈動流;另一類為非周期性的,如流動階躍變化、湍流及噪聲流等。
二、什么流量計可測量脈動流流量?
國家標準化組織(ISO)頒布的ISO5167中規(guī)定標準節(jié)流裝置只適用于測量管道內(nèi)流動為穩(wěn)定的,或只隨時間緩慢地變化的流體。從理論上說,差壓流量計確實不適于脈動流測量,因為其理論依據(jù)為定常流的伯努利方程。但是工業(yè)實際有時卻不得不在脈動流狀況下使用,這就產(chǎn)生了一個問題,在什么樣的脈動流(波形、幅度、頻率)下可以使用差壓流量計?會引起多大的測量誤差?
早在1975年ISO曾組織一個工作組,試圖起草關(guān)于穩(wěn)定流定義的文件,但后來沒有再進行下去。ISO/TR3313:1998《封閉管道中流體流量測量——對流量測量儀表的流動脈動影響的導則》中闡述了差壓流量計使用在脈動流中的定量界限,它稱之為穩(wěn)定流的閾值。它規(guī)定當流動超過穩(wěn)定流閾值時,要按照ISO/TR3313所提的阻尼系統(tǒng)進行阻尼,這是可以按照允許的測量誤差計算平均流量,平均流量的附加誤差可以估算。
應(yīng)該指出,在不得已情況下采用差壓流量計測量脈動流時,最好采取以下措施:
1、在管線上采取衰減措施,設(shè)置濾波器(由容器和管阻組成);
2、儀表檢測件(節(jié)流裝置)盡量遠離脈動源;
3、儀表的檢測件盡可能裝在供給源的輸入端,不裝在輸出端;
4、采用盡量大的β和ΔP,在測量出減少管線尺寸;
5、管線、儀表支架安裝牢固;
6、兩根差壓取壓管阻力要對稱。
三、脈動流流量計測量的誤差源有哪些?
節(jié)流式差壓流量計測量脈動流流量主要的誤差源有以下幾點:
1、流量與差壓平方根關(guān)系產(chǎn)生的誤差,簡稱方根誤差;
2、局部加速度產(chǎn)生的誤差;
3、聲學效應(yīng)產(chǎn)生的誤差;
4、引壓管路產(chǎn)生的誤差;
四、脈動流流量的平均流量的確定方法:
差壓流量計在脈動流中要保證一定的測量誤差,必須首先滿足以下阻尼準則:
1、氣體:氣體和蒸汽的脈動流測量可采用由容器和阻力聯(lián)合構(gòu)成的阻尼器進行阻尼。常見的有:單容器阻尼系統(tǒng)、分隔阻尼器阻尼系統(tǒng)。
2、液體:液體阻尼有浪涌室和空氣阻尼器兩種方法。
其次,滿足了阻尼條件之外,還特別要注意二次儀表(取壓裝置和差壓計)的使用注意事項。差壓變送器傳感器部分的容積很小且具有高的固有頻率,為高速響應(yīng)的差壓計,它能反映均方根差壓的平均值,其方根誤差很小,相反,對應(yīng)低速響應(yīng)的差壓變送器,方根誤差為主要的誤差源之一。
只有當滿足上述條件后,才可按GB/T2624-1993(或ISO5167:2003E)來確定脈動流的平均值,即測量脈動流的流量。
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