1 理論分析

1.1 旋進(jìn)漩渦流量計結(jié)構(gòu)組成和工作原理旋進(jìn)漩渦流量計由漩渦發(fā)生器、殼體、流量積算儀、檢驗元件、消旋器組成，其工作原理如圖 1所示。在流體經(jīng)過漩渦發(fā)生器后，發(fā)生器的螺旋葉片會迫使流體圍繞發(fā)生器產(chǎn)生劇烈旋轉(zhuǎn)，從而使流體產(chǎn)生一個切向速度，形成漩渦。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時，漩渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動現(xiàn)象。該進(jìn)動頻率與流量大小成正比，不受流體物理性質(zhì)和密度的影響，檢測元件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動頻率，就可得出流量，而且能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度。

1.2 模型分析

本文采用負(fù)壓音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，根據(jù)質(zhì)量守恒，通過負(fù)壓音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的流量為

（1）

式中：A * ——標(biāo)準(zhǔn)裝置的噴嘴喉部面積；C * ——標(biāo)準(zhǔn)裝置的噴嘴臨界流函數(shù)；C d ——標(biāo)準(zhǔn)裝置的噴嘴流出系數(shù)；p 0 ——標(biāo)準(zhǔn)裝置噴嘴前滯止壓力；p ——被檢流量計處壓力；T——被檢流量計溫度；R u —— 通 用 氣 體 常 數(shù)；Z—— 氣 體 壓 縮 系數(shù)；M——氣體摩爾質(zhì)量；T 0 ——標(biāo)準(zhǔn)裝置處溫度。儀表系數(shù) K 的計算公式為

（2）

式中：N——檢定時脈沖數(shù)；t ——檢定時間；p a ——檢定時大氣壓力。相對誤差為

式中：E——相對誤差；K——檢定過程中計算的儀表系數(shù)；K 0 ——流量計原始儀表系數(shù)。

由式（1）、式（2）、式（3）可知，旋進(jìn)漩渦流量計儀表系數(shù) K 與被檢流量計處壓力 p 成正比，被檢流量計處壓力越大，該流量計的儀表系數(shù)K 就越大，而流量計的相對誤差 E 由儀表系數(shù) K 計算所得，因此取壓位置對旋進(jìn)漩渦流量計相對誤差有較大影響。

 

2 試驗分析

分別在旋進(jìn)漩渦流量計不同位置取壓，對其進(jìn)行檢定試驗，根據(jù)試驗結(jié)果做進(jìn)一步詳細(xì)分析。JJG1121—2015《旋進(jìn)漩渦流量計檢定規(guī)程》對旋進(jìn)漩渦流量計的取壓位置沒有明確要求，為此筆者梳理了不同檢定規(guī)程對取壓位置的要求作為本次試驗取壓位置的參考（見表 1）。

由表 1 可知，不同類型流量計的取壓位置基本集中在表體、表前 10D 或表后 10D 以內(nèi)，因此本次試驗選取表體處、表后 5D 處、表后 10D 處、表前5D 處、表前 10D 處 5 個取壓位置進(jìn)行試驗。試驗流量計選用某品牌的旋進(jìn)漩渦流量計，其流量范圍為（2.5~30） m 3 /h、準(zhǔn)確度等級為 1.5 級，標(biāo)準(zhǔn)器采用準(zhǔn)確度等級為 0.3 級的音速噴嘴式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，檢定依據(jù)為 JJG 1121—2015。分別在 2.5 m 3 /h、6 m 3 /h、15 m 3 /h、30 m 3 /h 4種流量工況下對上述 5 個取壓位置進(jìn)行試驗。試驗時，系統(tǒng)運(yùn)行時間為 60 s，大氣壓力為 97.1 kPa，環(huán)境溫度為 21.9 ℃，相對濕度為 54%，每種工況下各操作 3 次后取平均值，試驗數(shù)據(jù)如表 2 所示。

 

對表 2 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得旋進(jìn)漩渦流量計在不同取壓方式下的相對誤差曲線，如圖2 所示。

由圖 2 可知：

（1）下游表后取壓時，流量計相對誤差為負(fù)值；上游表前取壓時，流量計相對誤差為正值；表體取壓時，流量計小流量時相對誤差為正值，大流量時相對誤差為負(fù)值。

（2）表體取壓時流量計相對誤差#小，下游表后取壓次之，上游表前取壓流量計相對誤差#大，且隨著流量的增大，其差異也變得越大。流量為

30 m 3 /h 時，在表前 10 D 處取壓的相對誤差比表體取壓的相對誤差高 5.23%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出檢定規(guī)程要求。

（3）越靠近表體位置取壓，其相對誤差與表體取壓時的檢測結(jié)果越接近。

3、結(jié)束語

在旋進(jìn)漩渦流量計日常檢定過程中，盡量采取表體取壓孔取壓，若無表體取壓孔或因外界因素?zé)o法在表體取壓孔取壓時，則應(yīng)選取靠近表體的下游位置取壓，這樣測得的結(jié)果更接近真實(shí)數(shù)據(jù)。