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金属管转子流量计在应用中测量误差控制及公式修正

发布日期:2018-11-09 10:42:36  来源:  作者:  浏览次数:
【导读】: 摘要:金属管转子流量计由于具有结构简单、测量范围宽、可靠性高、使用维护方便等优点,而被广泛用于流量检测和过程控制中,当其测量的流体与标定的流体不同时,需要对......

     摘要:金属管转子流量计由于具有结构简单、测量范围宽、可靠性高、使用维护方便等优点,而被广泛用于流量检测和过程控制中,当其测量的流体与标定的流体不同时,需要对测量值进行修正。对金属管转子流量计测量值的修正公式进行了推导,对正确安装使用金属管转子流量计注意事项进行了阐述。提出通过对金属管转子流量计测量值公式的修正,正确安装金属管转子流量计,可获得准确可靠的测量结果。

 
引言
    金属管转子流量计用于连续测量封闭管道中液体和气体的体积流量,具有结构简单、压力损失小、测量范围宽、可靠性高、可测量小流量及较低雷诺数流量、使用维护方便等优点。由于金属管转子流量计适应性强,因此被广泛地应用于流量测量和过程控制中。
    金属管转子流量计出厂时的刻度值是用标准状况下的水或空气标定的,而在实际工程应用中,金属管转子流量计测量的流体却不一定是水或空气。影响金属管转子流量计测量精确度的因素较多,包括被测流体的温度、压力、密度、粘度等。当实际测量的流体与标定的流体不同,或者状态不同时,必须对测量的结果进行刻度的换算和修正,同时,必须正确地安装和使用金属管转子流量计,以获得准确、可靠的测量结果。
 
1 公式修正
    金属管转子流量计出厂时是用标准状况下的水或空气标定的。如果流体状态与标定状态不同,或者测量的流体与标定的流体不同时,则直接读取的流量值是不准确的,可根据流量基本方程进行修正。
    金属管转子流量计流量的基本方程为:
 
20181109103124.jpg
    式中:α 为流量系数,与转子流量计结构和雷诺数有关;ε 为膨胀校正系数,对不可压缩流体,ε=1;F0 为转子周围环隙面积,与转子悬停高度h相对应;Vt 为转子的体积;ρt 为转子材料密度;ρ 为流体密度;A 为转子最大截面积;g 为重量加速度。
    若F0 = c·h (式中,c 与转子和锥形管的尺寸有关),则:
20181109103132.jpg
 
1.1 气体流体的修正
    由于转子流量计是用标准状态下(20 ℃,0.101 3 3 MPa) 的空气标定的,所以,在测量气体流量时,如果气体不是标准状态,或者气体的密度与标准状态的空气差异较大,则必须对测量结果进行修正才能得到正确的流量值。
     标准状况下,待测气体流量Q1 与标定值Q0 有如下关系:
 
    式中:ρ1 为标准状况下,待测气体的密度;ρ0 为标准状况下,空气的密度。
    待测气体流量Q1 为:
20181109103139.jpg
 
    根据理想气体方程PV = nRT 可得:
     PV/T=nR
 
    所以:
      P1V1/T1=P2V2/T2
 
    式中:P2、V2、T2 为某气体某一状态的压力、体积、温度;P1、V1、T1 为某气体标准状态的压力、体积、温度。
    而对于某一特定的系统,流量Q、体积V 和时间t 之间有如下关系:
      V=Qt
    则某状态下的气体流量Q2 与标准状态下的流量Q1 之间可按下式换算:
      P1Q1/T1=P2Q2/T2
    可得:
      Q2=P1T2/P2T1*Q1
 
1.2 液体流体的修正
    测量液体流量的转子流量计是用常温下(20℃) 的水进行标定的,如果工业应用时测量的液
体不是水,则需考虑液体密度和粘度与水的差异。如果二者密度和粘度接近,则可忽略密度和粘度的影响;如果二者密度和粘度差异较大,则必须对流量计的指示值进行修正。
    出厂标定流量值Q0 与测量指示值Q 之间有如下关系:
 
20181109103234.jpg
 
    上式中的参数ε可按下式进行计算:
 
20181109103239.jpg
20181109103625.jpg
    式中:τ 为粘性摩擦力,当τ = 0 时为理想流体。
 
2 金属管流量计的安装
    为了保证金属管转子流量计具有较高的测量精确度,需确保金属管转子流量计正确安装。
    (1) 金属管流量计选型或订货时要向制造商提供准确的工艺介质信息。如果制造商能够针对工艺介质进行流量计的标定,则可减少后期测量值的修正工作。
    (2) 当金属管转子流量计需要垂直安装时,其垂直度应该≤2 °;若需要水平安装,则其安装水平夹角应该≤2 °。
    (3) 为避免管路条件影响流体流动状态,进而对金属管转子流量计的测量精确度产生影响,金属管转子流量计的进口之前必须保证有> 5 倍管径长度的直管段,而其出口之后也要保证> 250 mm长度的直管段。
    (4) 为避免铁磁性物质和固体颗粒对金属管转子流量计的测量精度产生影响,必须在流量计进口直管段之前加装过滤器。
    (5) 如果金属管转子流量计的锥管和浮子受到污染,必须进行清洗,以免影响测量精确度。金属管转子流量计的日常维护也要求定期对浮子和锥管进行清洗。
    为方便金属管转子流量计的维护和检修,应该考虑在工艺管线上设计安装旁路管道。
 
3 结语
    使用金属管转子流量计测量流体流量时,如果待测的流体与标定的流体不同,则会产生测量误差。通过使用流体流量的修正公式对测量结果进行修正和正确安装使用金属管转子流量计,可获得准确可靠的测量结果。

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