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寶德流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理、流量計(jì)算和選型安裝論述

瀏覽次數(shù):3676發(fā)布日期:2018-11-12

    寶德流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理、流量計(jì)算和選型安裝論述
        寶德流量計(jì)結(jié)構(gòu)和原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合其技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用需求,從流量計(jì)算、量值修正以及流量計(jì)技術(shù)選型和安裝要求等方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的論述和研究。 希望能為廣大計(jì)量工作者更好的掌握轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)用技術(shù),實(shí)現(xiàn)對流量的準(zhǔn)確測量提供幫助。
    0 引言
        寶德流量計(jì)是常用的節(jié)流式流量計(jì)之,具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、測量范圍寬 ( 量程比可達(dá) 10:1) 、測量度較高 ( 誤差 ±5% 左右 ) 、示值直觀、維護(hù)方便、壓損小等優(yōu)點(diǎn),是現(xiàn)代生活和工業(yè)中應(yīng)用廣泛的計(jì)量器具。
    在計(jì)量技術(shù)水平日益發(fā)展、測量精度需求不斷提高的今天,計(jì)量工作者只有全面了解轉(zhuǎn)子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理、流量計(jì)算、量值影響因素與修正方法、以及流量計(jì)的選型、安裝要求,才能選出需求的計(jì)量儀表,實(shí)現(xiàn)測量效果。 作者希望本文給計(jì)量工作者帶來些許幫助。
    1 德流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理簡析
    1.1 結(jié)構(gòu)分析
        寶德流量計(jì)由兩部件組成, 是從下向上逐漸擴(kuò)張的錐形管,二是置于錐形管中,可沿管線上下移動、密度比流體稍大的轉(zhuǎn)子(圖1 轉(zhuǎn)子流量計(jì)原理圖)。錐形管由玻璃、塑料或金屬材質(zhì)制成。 玻璃或塑料材質(zhì)的錐形管上刻有流量刻度,透過錐管可看到透明流體中轉(zhuǎn)子的位置及所對應(yīng)的刻度值; 金屬材質(zhì)錐形管中轉(zhuǎn)子位置通過磁性耦合等方式傳遞管外,在面板上顯示量值。
    1.2 工作原理
    當(dāng)測量流體的流量時(shí),流體從錐形管下端流入沖擊轉(zhuǎn)子,對它產(chǎn)生個(gè)作用力,力的大小隨流量大小而變化;當(dāng)流量足夠大時(shí),所產(chǎn)生作用力將轉(zhuǎn)子托起,使之升高;流體經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管壁間的環(huán)形斷面從上端流出。 當(dāng)流體對轉(zhuǎn)子的作用力等于轉(zhuǎn)子重量時(shí),轉(zhuǎn)子因受力平衡而停留在某位置;這個(gè)位置與流量有相互對應(yīng)的關(guān)系,據(jù)此位置,即可求得流量值。
    1.3 流量計(jì)算
   寶德流量計(jì)轉(zhuǎn)子在錐形管中受三個(gè)力:重力、動壓力和浮力,三力平衡時(shí),轉(zhuǎn)子重力 = 動壓力 + 浮力。 當(dāng)流速變大或變小時(shí),轉(zhuǎn)子將向上或向下移動,流體流動的截面積也發(fā)生變化,直達(dá)到平衡時(shí)對應(yīng)的流速,轉(zhuǎn)子在新的位置上穩(wěn)定。因此,轉(zhuǎn)子穩(wěn)定時(shí)受力關(guān)系公式如下:
    V ( ρ t -ρ f ) g=△p · A ( 1 )
    其中: ρ t - 轉(zhuǎn)子密度; ρ f - 流體密度; g-  重力加速度; V- 轉(zhuǎn)子體積;△p- 轉(zhuǎn)子前后壓差; A- 轉(zhuǎn)子大截面積。
    寶德流量計(jì)結(jié)合公式( 1 ),并參照孔板流量計(jì)流量與節(jié)流壓差間的關(guān)系方程式:
    公式1【公式1】
    得轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量公式:
    公式2【公式2】
    其中: Q v - 流量值; a 0 - 流量系數(shù)(與轉(zhuǎn)子形狀、流體狀態(tài)、流量計(jì)結(jié)
    構(gòu)和流體物理性質(zhì)等因素有關(guān), 只能由實(shí)驗(yàn)來確定); A 0 - 環(huán)隙面積,對應(yīng)于轉(zhuǎn)子高度 h ;近似有: A 0 =ch ;系數(shù) c 與轉(zhuǎn)子和錐形管的幾何形狀及尺寸有關(guān); ρ t - 轉(zhuǎn)子密度; ρ f —流體密度; A t - 轉(zhuǎn)子大截面積。
    流量方程式可寫成:公式3【公式3】
    由公式( 4 )可知,轉(zhuǎn)子的停浮高度 h 與流量 q v 成對應(yīng)關(guān)系;根據(jù)高度的不同來標(biāo)刻流量值,即可在實(shí)際應(yīng)用中即時(shí)讀取流量值。
    2 測量值的流體相關(guān)性修正
    2.1 測量值修正分析
    從式( 4 )可知,被測流體的密度不同,流量大小與轉(zhuǎn)子高度之間的對用關(guān)系也不同。 因受標(biāo)定設(shè)備的限制,廠商不可能對所有流量計(jì)都做實(shí)液標(biāo)定,故測量非標(biāo)定介質(zhì)時(shí),應(yīng)對讀出的測量值進(jìn)行修正,以保證度。
    對于液體,其密度為常數(shù),只需修正被測液體和標(biāo)定液體不同造成的影響即可;而氣體因具有可壓縮性,還應(yīng)考慮標(biāo)定狀態(tài)和實(shí)際狀態(tài)不同時(shí)溫度和壓力的影響。
    通常,標(biāo)定狀態(tài)默認(rèn)為:溫度 T=293.16K ,壓力 p=101325Pa 。根據(jù)流量計(jì)算公式,進(jìn)行如下分析:
    方面,設(shè)定在標(biāo)定狀態(tài)下,測量標(biāo)定流體的流量公式為:
    2.2.1 液體流量的測量值修正
    流量計(jì)對液態(tài)類流體的測量示數(shù)通常采用水為參照流體,在標(biāo)定狀態(tài)下進(jìn)行標(biāo)定。 實(shí)際測量非水液體流量時(shí),只需修正被測液體和標(biāo)定液體(水)之間密度差異而造成的影響,即可按( 8 )式進(jìn)行修正換算。此時(shí), ρ 0 為標(biāo)定流體的密度, ρ 為被測流體的密度。
    2.2.2 氣體流量的測量值修正
    流量計(jì)對氣態(tài)類流體的測量示數(shù)采用空氣為參照物,在標(biāo)定狀態(tài)下進(jìn)行標(biāo)定。由于氣體的密度受溫度、壓力變化的影響較大,故不僅應(yīng)隨著被測氣體與標(biāo)定氣體之間的密度不同進(jìn)行換算,而且要隨工作狀態(tài)時(shí)溫度和壓力與標(biāo)定狀態(tài)的不同進(jìn)行修正換算。為簡化氣體流量值的修正,般可以忽略黏度對流量系數(shù)的影響,而且,對于氣體來說,由于 ρ t >>ρ 0 , ρ t >>ρ ,則由( 8 )式可得:
    寶德流量計(jì)測量非標(biāo)定狀態(tài)下的空氣流量時(shí),可直接使用式( 9 )計(jì)算。但 ρ 為被測氣體在工作狀態(tài)下的密度,實(shí)際使用起來較為不便。為此,可以將流體密度和所處狀態(tài)分開修正,即在標(biāo)定狀態(tài)下對被測流體的密度進(jìn)行修正,然后再進(jìn)行狀態(tài)修正。 后的修正公式為:
    公式10
    其中: p 0 - 標(biāo)定狀態(tài)下的壓力; p- 工作狀態(tài)下的壓力; T 0 -標(biāo)定狀態(tài)下的溫度; T- 工作狀態(tài)下的溫度; ρ′- 被測氣體在標(biāo)定狀態(tài)下的密度。
    2.3 流量系數(shù)修正
    2.3.1 流量系數(shù)與轉(zhuǎn)子形狀的相關(guān)性
    寶德流量計(jì)由式 (4) 可以看出,流量系數(shù)也是影響測定結(jié)果的個(gè)重要參數(shù)。它因轉(zhuǎn)子的形狀不同而有所不同。雖然轉(zhuǎn)子形狀是制造廠按儀表結(jié)構(gòu)和流量測量范圍選擇合適形狀而設(shè)計(jì)的, 不屬于使用者考慮的范疇,但使用者應(yīng)了解轉(zhuǎn)子形狀與測量值準(zhǔn)確程度的關(guān)系。般情況而言,測量同種流體時(shí),哪種形狀的轉(zhuǎn)子在錐形管中的高度越高,則使用這種轉(zhuǎn)子的流量計(jì)的流量系數(shù)就越小,其測量精度就越高。 可根據(jù)這特點(diǎn),選擇更為適合自身需求的轉(zhuǎn)子流量計(jì)。

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