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脉动流对流量测量的影响及解决办法

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脉动流对流量测量的影响及解决办法

发布日期:2017-06-16 00:00 来源:http://www.senslor.com.cn 点击:

脉动流对流量测量的影响及解决办法


1 .引言

流量计实流校准时的参比条件是流动状态必须为定常流(稳定流)。所谓定常流就是流场中各点处的流速、压力、密度和温度等诸参数不随时间变化的一种流动状态。

真正的定常流只有层流条件下才存在,大多数工业管流为紊流(也称湍流)状态,其流动参数在与时间无关的平均值附近随时间有微小的变化,只能称"统计定常流""平均定常流"。如果这种波动类似于充分发展的管流,而且无周期脉动,就像ISO 5167~ 1中规定的那样,则仪表显示的瞬时流量与正常测量不确定度应该无任何差异。

如果流动流体的某个参数如流速、压力、密度、温度等不断地随时间变化,就称非定常流。如果测量管段中的流量虽为时间的函数,但在足够长的时间间隔内的平均值是一个常数,则称这种流动为(具有恒定平均值的)脉动流。它是非定常流中的一种流动状态。

脉动流可分为周期性脉动流和随机波动脉动流。有关文献中讨论的通常指周期性脉动流。

2.脉动流的产生

脉动常见于工业管流,它多由旋转式或往复式压气机、鼓风机和泵产生。管道中流体的共振和流量控制设备的周期振荡,例如控制阀的振荡,也是脉动的主要起因。流体在以较高的流速流过t型接头中的直线管段时,常会引发三通中的第三只口内流体脉动。脉动一旦形成就会在流体中传播,不但可向脉动源的下游传播,也可向其上游传播。脉动经一段距离的传播常因压缩作用而强度减弱。

3.脉动流对流量测量仪表的影响

对于有固定周期的脉动流,可用周期来描述其脉动出现的频繁程度。一个周期有的可能要数小时,有的可能只需几秒钟。周期长、幅值较小的脉动,一般说来各种流量计都能跟踪这种变化,同时保持它们参比条件下的准确度。

周期短、幅值较大的脉动,对除容积式流量计之外的绝大多数种类流量计都有较显著影响,出现较大误差。

(1)脉动流对差压式流量计的影响

在脉动流状态下,孔板流量计示值误差的影响来自两个方面,一是对孔板流量计一次元件所产生的影响,即孔板流量计在测量脉动流时存在的原理上的误差;二是对孔板流量计的差压信号传递和转换系统所产生的影响,以及流量计二次仪表中所采用的流量计算方法的影响。除此之外,在脉动流条件下,管道横截面上流速分布廓形可能不同于相同平均流量的定常流动状态下的流速分布廓形形状,也对仪表示值造成一定影响。

(2)脉动流对旋涡流量计的影响

脉动流对旋涡流量计的影响主要取决于脉动的幅值和脉动频率同旋涡剥离频率之比。当脉动幅值较小,在旋涡探测器上产生的信号幅值低于旋涡流量计门限值时,这种脉动被旋涡流量计中的噪声鉴别电路当作噪声而滤除。当脉动幅值足够大时,与脉动频率相对应的干扰同旋涡产生的信号混在一起而无法分离,最后被当作旋涡去计算流量,使得仪表示值偏高。当然脉动频率有高有低,如果脉动频率与旋涡剥离频率之比很小,则对仪表示值影响也小,反之影响则大。

4. 脉动流的流量测量

由于流动脉动对绝大多数流量计均带来误差增大的严重后果,因此近几十年以来,吸引了很多研究者对脉动流进行大量的研究。

脉动流流量测量方法有三种:

a.用响应快的流量计;

b.用适当的方法将脉动衰减到足够小的幅值,然后用普通流量计进行测量;

c.对在脉动流状态下测得的流量值进行误差校正。

有的系统中, bC两种方法需结合起来才能实现测量,这是因为脉动幅值大,超出估算公式的适用范围,若仅用阻尼方法,衰减后的脉动幅值又未进入稳定流范围。

因此,合理选择测量点的位置,避开脉动源的影响,是个简单而有效的方法。在使用圣世援超声波流量计时在M40菜单可以通过设置阻尼系统来削弱脉动流对流量测量结果的影响。


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