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如何选择气体涡街流量计测量范围不明确时的流量量程比

来源: 作者: 发布日期:2022-02-09

      在负压式标准表法空气流量标准装置上对脉冲输出型涡街流量计进行检定时,如其流量测量范围标注与JB/T9249-2015《涡街流量计》(机械行业标准)要求不一致,则需确定一个合理的测量范围和检定流量点来进行检定,才能得到正确的测量结果。

 
一、流量量程比和非常小流速的选择
      结合测量范围标注明确的涡街流量计检定结果、涡街流量计测量原理、负压式标准表法空气流量标准装置测量原理和使用单位对涡街流量计测量范围要求等,在检定涡街流量计时选择一个非常小流速值,并以此来确定各检定流量点。主要论述点如下:
1.根据JJG1029-2007《涡街流量计检定规程》
      中涡街流量计的测量原理,漩涡的频率与管道内流体流速的关系式为
漩涡的频率与管道内流 体流速的关系式
式中:f——漩涡频率,Hz;Sr——斯特罗哈尔数;——流经流量计的流体平均流速,m/s;b——阻流件的宽度,m。
 
在式(1)中,斯特劳哈尔数Sr被认为是一个常数,b对于一台送检的涡街流量计来说是一个固定值。所以在检定脉冲输出型气体涡街流量计的相对示值误差时,可以通过调节流体流速来选取测量点。
 
2.以一台测量范围不明确、准确度等级为1.5级的DN80型脉冲输出型气体涡街流量计为例
(1)该台流量计选取多个检定流量点,测得各点的K系数如表1所示。
 
表1:DN80型脉冲输出型气体涡街流量计多个检定流量点的K系数
DN80 型脉冲输出型气体涡街流量计多 个检定流量点的 K 系数
通过分析表1的数据,可以得到:流速在(2.77~55.00)m/s范围内,也就是涡街流量计的流量量程比约为20∶1时,涡街流量计的相对示值误差为
涡街流量计的相对示值误差为
则该被检流量计的相对示值误差为1.05%,满足准确度等级为1.5级的要求。
 
(2)非常小流速值的确定方法
根据涡街流量计的特性,当流体雷诺数Re≥2×104时,斯特罗哈尔数Sr基本是一个常数,此时通过涡街流量计的体积流量与漩涡频率成正比。雷诺数Re为
雷诺数 Re
式中:u——流体的平均流速,m/s;D——涡街流量计的公称通径,m;v——介质运动黏度,m2/s。
 
根据不同地区的年平均气温、大气压力,如:苏州地区年平均气温16℃,大气压101.57kPa,查得空气的运动黏度为1.47488×10-5m2/s,流速按式(4)计算:
流速
因为大气温度和大气压力有变化,故留出10%的安全边际,则非常小流速为
u=3.69m/s×1.1=4.06m/s(5)
瞬时体积流量按式(6)计算:
瞬时体积流量公式
 
按照 JB/T9249-2015 之“4.2.4 流量测量范围上限值”的规定,该脉冲输出型气体涡街流量计的非常大流量取 800m3/h;当选择流量量程比为 10 ∶ 1 时非常小流量为 80m3/h。按照 JJG1029-2007 的要求,各检定流量点的 K 系数如表 2 所示。
DN80 型脉冲输出型气体涡街流量计流 量量程比内检定流量点的 K 系数
当选定流量量程比为 10 ∶ 1 时 , 该脉冲输出型气体涡街流量计的 K 系数按式(7)计算:
该脉冲输出型 气体涡街流量计的 K 系数按式
以此 K 系数为标准值,再计算该流量量程比外,其他检定流量点 K 系数的相对示值误差大小,结果如表 3 所示。
DN80 型脉冲输出型气体涡街流量计流 量量程比外检定流量点的 K 系数
3. 测量及运算数据分析
从以上数据分析可得:
(1)脉冲输出型气体涡街流量计的流量量程比比较宽,在检定时选择流量量程比为 10 ∶ 1 是合理、可行的。
(2)可选择的非常小流速为 4m/s,但由于负压式标准表法空气流量标准装置流速调节不是连续可调的,故流速非常小值应大于 4m/s。
二、验证
下面以一台测量范围不明确、准确度等级为 1.5级的 DN100 型脉冲输出型气体涡街流量计为例进行验证,选择流量量程比为 10 ∶ 1,流速非常小值为4.25m/s,测得流量计各项数据如表 4 所示。
DN100 型脉冲输出型气体涡街流量计流 量量程比内检定流量点的 K 系数
从表 4 可知,该流量计的示值相对误差满足准确度等级为 1.5 级的要求,说明该流量计流量量程比和非常小流速的选择是合理的,可以得到准确可靠的检定结果。
 
三、结束语
综上所述,使用负压式标准表法空气流量标准装置,对脉冲输出型气体涡街流量计进行检定,当测量范围不明确时,选择流量量程比为 10 ∶ 1,非常小流速大于 4 m/s,该流量计就可以按 JJG1029-2007进行检定。
 
作者单位【江苏省苏州市吴江区检验检测中心】

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