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平衡流量计工作原理及评价指标
作者:于博士 时间:2017-03-21 浏览: 143


1 平衡流量计介绍

多孔孔板流量计是美国马歇尔航空飞行中心(NASA-MSFC)针对航天飞机的主发动机液氧测量而设计发明出的一种新型流量计,对传统节流装置进行了极大的改造。传统节流装置只有一个流体流通孔径,而多孔孔板流量计设计有多个节流孔,能较大限度的将流场调整成理想状态,从而将差压式流量计的优势得到充分的发挥。2006年底,该流量计进入中国市场,并被应用于工业生产中。从现场的使用情况来看,该流量计具有计量精度高、压损小、量程范围宽、前后直管段短等优点。

2 工作原理

多孔孔板流量计的简化结构如图1所示,即在封闭的管道内同轴安装多孔孔板,来流方向如图中箭头所示,采用壁面取压方式。

1多孔孔板流量计结构示意图

管道内流束在经过多孔孔板时就会造成局部收缩。在收缩处,流速增加,静压降低,在节流件前后产生一定的压力差。因此,同其它差压式流量计一样,多孔孔板流量计的工作原理同样基于质量守恒定律和动量守恒定律。

不可压缩流体的体积流量计算公式为

                 1


不可压缩流体的质量流量计算公式为

                  2


可压缩流体的体积流量计算公式

                   3

可压缩流体的质量流量计算公式为

                    4

                              5

式中,是第点体积流量,m3/s为第点差压,Pa为气体可膨胀系数,从实验中得出;为流出系数,无量纲,该参数是从实验中获得,从2式可以知,是影响流出系数的关键因素;为流体密度,kg/m3为等效直径比;为节流孔的等效直径。

3 评价指标

差压式流量计检定规程(JJG640-1994)中规定,在传感器检定过程中至少应取4个检定点,建议取作(0.30.40.71,在每个检定点下进行次测量。计量性能的平价指标计算如下:

(1)   平均流出系数

                            6

式中,为第个检定点的平均流处系数;为第个检定点第次测量得到的流出系数。

(2)    重复性

               7

                                                             8

式中,为单个检定点的流出系数重复性;为被测仪表在整个量程范围内的重复性。

(3)    线性度

                                    9


(4)    不确定度

            10

                                                    11


式(10)、(11)中,为标准节流装置的准确度;为差压值测量的不确定度;为水的密度不确定度,在实验室可忽略;为差压变送器台数,为第台差压变送器的准确度等级;为第台差压变送器的刻度差压;为第台差压变送器第点的差压测量值。

(5)    压力损失

永久压力损失是指由于节流件的节流作用造成的不可恢复的压损它是在其它压力影响可忽略不计的情况下,在节流件上游1D处测得的静压与静压恰好完全恢复的节流件下游6D所测得的静压之差,即

                           12

通常情况下,压力损失用相对压力损失来表示:

                            13

式中,为用于计量的差压值。

4 评价指标的具体应用

将天津泰和自动控制仪表有限公司生产的平衡流量计,如图2所示,在标准水流量装置上进行标定,标定结果如表1所示。根据标定数据,利用平衡流量计的评价指标,可以得出该平衡流量计在12:1的量程范围内,线性度为0.36%,重复性为0.072%,平均流出系数为0.7171,从该指标值可以看出,天大泰和公司生产的平衡流量计具有较大的测量范围,精度较高。

 

   

                  图1 平衡孔板                         图2标准水流量装置

                                  表1 标定结果

                                                                                                未经授权,请勿转载

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