脈動流流體有什么流量計可以測量?造成脈動流的原因有哪些?
一、脈動流形成的原因:
工業管流中流體的流動一般為非定常流和非充分發展管流,它與流量實驗室創造的特定流動條件、穩定的充分發展管流有較大差別,其流動的不穩定性由多種原因造成:
1、原動機,如往復式發動機、壓氣機、泵、風機等產生的;
2、控制閥門頻繁動作產生的;
3、管線振蕩,特別是有諧振時引起的;
4、工藝管件,如閥門、彎頭、支管等使流體分流,生產漩渦等產生的;
5、流動系統布置引起的;
6、混相流中某些流型引起的;
7、有些流量計如容積式流量統計轉子不均勻旋轉,渦街流量計產生的渦街以及溫度計套管產生的渦街等引起的等。
不穩定流大致可分為兩類:一類不穩定流有周期性變化的特征,即通常所指的脈動流;另一類為非周期性的,如流動階躍變化、湍流及噪聲流等。
二、什么流量計可測量脈動流流量?
國家標準化組織(ISO)頒布的ISO5167中規定標準節流裝置只適用于測量管道內流動為穩定的,或只隨時間緩慢地變化的流體。從理論上說,差壓流量計確實不適于脈動流測量,因為其理論依據為定常流的伯努利方程。但是工業實際有時卻不得不在脈動流狀況下使用,這就產生了一個問題,在什么樣的脈動流(波形、幅度、頻率)下可以使用差壓流量計?會引起多大的測量誤差?
早在1975年ISO曾組織一個工作組,試圖起草關于穩定流定義的文件,但后來沒有再進行下去。ISO/TR3313:1998《封閉管道中流體流量測量——對流量測量儀表的流動脈動影響的導則》中闡述了差壓流量計使用在脈動流中的定量界限,它稱之為穩定流的閾值。它規定當流動超過穩定流閾值時,要按照ISO/TR3313所提的阻尼系統進行阻尼,這是可以按照允許的測量誤差計算平均流量,平均流量的附加誤差可以估算。
應該指出,在不得已情況下采用差壓流量計測量脈動流時,最好采取以下措施:
1、在管線上采取衰減措施,設置濾波器(由容器和管阻組成);
2、儀表檢測件(節流裝置)盡量遠離脈動源;
3、儀表的檢測件盡可能裝在供給源的輸入端,不裝在輸出端;
4、采用盡量大的β和ΔP,在測量出減少管線尺寸;
5、管線、儀表支架安裝牢固;
6、兩根差壓取壓管阻力要對稱。
三、脈動流流量計測量的誤差源有哪些?
節流式差壓流量計測量脈動流流量主要的誤差源有以下幾點:
1、流量與差壓平方根關系產生的誤差,簡稱方根誤差;
2、局部加速度產生的誤差;
3、聲學效應產生的誤差;
4、引壓管路產生的誤差;
四、脈動流流量的平均流量的確定方法:
差壓流量計在脈動流中要保證一定的測量誤差,必須首先滿足以下阻尼準則:
1、氣體:氣體和蒸汽的脈動流測量可采用由容器和阻力聯合構成的阻尼器進行阻尼。常見的有:單容器阻尼系統、分隔阻尼器阻尼系統。
2、液體:液體阻尼有浪涌室和空氣阻尼器兩種方法。
其次,滿足了阻尼條件之外,還特別要注意二次儀表(取壓裝置和差壓計)的使用注意事項。差壓變送器傳感器部分的容積很小且具有高的固有頻率,為高速響應的差壓計,它能反映均方根差壓的平均值,其方根誤差很小,相反,對應低速響應的差壓變送器,方根誤差為主要的誤差源之一。
只有當滿足上述條件后,才可按GB/T2624-1993(或ISO5167:2003E)來確定脈動流的平均值,即測量脈動流的流量。
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