应用弯管流量计是学术界公认的复现性好、无能耗、长期稳定运行的流量测量方案。在前人研究成果的基础上,借助现代数控加工技术、高 微差压测量技术、现代计算流体力学技术和现代应用计算机技术构筑的全新的科学研究平台。

选准弯径比(R/D)落在某一区间时其流量系数有极好的一致性 这一突破口,成功解决了如何使流量系数稳定的难题,最终实现了弯管流量计的工业化生产。如今,弯管流量计已经在电力、石油、热电、冶金、天然气等各个场合 得到广泛的应用。

1　实验设计及实验方法

1.1　流量计设计

 

弯管流量计的设计包括传感器、取压系统和仪表及配套系统几大部分。在本次实验中,弯管流量 计的二次仪表采用ZWLY-E型流量积算仪,通过高的数模转换和多字节浮点运算的支持,其测量≤0.05%;流量介质为纯水;差压变送器选用 STD924型高差压变送器,测量≤0.075%;弯管流量计的组件———弯管传感器选用研制出来的10个机加工弯管传感器,规格尺寸见 表1(偏差是指与设计值的相对偏差值),表中符号定义如图1所示。

1.2　实验系统

实验在河北理工学院流体机械实验室水系统上进行,采用称重法标定,标定误差≤0.05%。实验段弯管传感器上游直管段长度≥50D,下游直管段长度≥20D。实验系统如图2所示。

1.3　实验方法

实验中对每个弯管传感器均在0.8~3.5m/s全量程范围内进行了多个流量点的测量,在每个流量点上均重复测量3次。

 

首先,将系统投入运行,稳定一段时间,再通过变频调速器控制主泵,配合(5)、(11)两阀门,调节至实验流速,稳定5~10min。对差压变 送器排气、调整零点。实验时,通过主机表控制换向器换向,向称重水箱注水,同时主机表开始计算实时流量,并记录相应实验参数。经一段时间后,换向器再度换 向,水由回水管流入水池,主机表将计算结果和各参数打印输出。

2　实验数据处理

实验在严格保证特征几何参数相似性的前提下,当同一管径规格的弯管流量计具有不同取压孔孔径时进行性能对比实验,以确定取压孔孔径对流量计性能的影响。

实验后,得到大量实验数据,考虑温、压补偿,对数据进行了处理,得到10个弯管流量计的流量系数α和雷诺数Re的散点图,对其进行多项式拟合,结果如图3所示。

由表1知,30125#、30127#、30128#具有的取压孔孔径为10mm,其它各弯管流量计的取压孔孔径均为6mm。

 

在图3中可以看到,30125#、30127#、30128#的流量系数变化范围与其它各流量计比较偏大,为此,通过计算,得到表2。

3　实验结论

分析所得的数据,可以得到如下结论:

1)对于同一规格的弯管流量计,在严格保证了几何形状相似(弯管传感器特征几何结构参数相同)的前提下,流量系数的变化随雷诺数的增大而由急转缓,渐趋于定值;

2)与小取压孔径相比较,对于采用大的取压孔径的弯管流量计,流量系数随雷诺数而变化的速度较大;

3)如果采用固定流量系数进行计算,则6mm取压孔径可以更容易将流量计的测量控制在1.0%以内,而采用10mm取压孔径时测量将跌至1.5%。