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淺析鍋爐蒸汽計(jì)量表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及發(fā)生體標(biāo)定要求

鍋爐蒸汽計(jì)量表是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型的流量?jī)x表。鍋爐蒸汽計(jì)量表是一種流量測(cè)量?jī)x器,主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的測(cè)量,在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)影響。因?yàn)樵S多優(yōu)點(diǎn),受到用戶的歡迎,發(fā)展較快,應(yīng)用不斷擴(kuò)大。**小編主要來(lái)介紹一下鍋爐蒸汽計(jì)量表功能及特點(diǎn),希望可以幫助用戶更好的應(yīng)用產(chǎn)品。一臺(tái)完整的鍋爐蒸汽計(jì)量表應(yīng)由表體、發(fā)聲體、檢測(cè)元件和信號(hào)轉(zhuǎn)換等組成。 本文通過(guò)介紹鍋爐蒸汽計(jì)量表旋渦發(fā)生體的設(shè)計(jì)、性能及在干標(biāo)定中的應(yīng)用,使大家更加了解旋渦發(fā)聲體,有利于提高鍋爐蒸汽計(jì)量表更好的應(yīng)用。
通過(guò)以上兩個(gè)公式可以看出儀表系數(shù)k與以下因素有關(guān):
(1) St數(shù)只與發(fā)生體形狀和雷諾數(shù)有關(guān)。流體雷諾數(shù)在2×104——7×106 范圍內(nèi),St可視為常數(shù)。
(2)發(fā)生體和測(cè)量管的幾何尺寸有關(guān)。
可以看出,鍋爐蒸汽計(jì)量表測(cè)量準(zhǔn)確的前提是必須保證旋渦發(fā)生體的特征寬度(迎流寬度)d不變,下面我們的重點(diǎn)討論一下發(fā)生體的性能、作用及應(yīng)用等。
一、旋渦發(fā)生體的性能
用于產(chǎn)生渦街流動(dòng)的非流線型柱體稱為旋渦發(fā)生體,它是產(chǎn)生渦街的核心部件。它的主要功能就是在三維的管流場(chǎng)中,迫使旋渦在其軸間產(chǎn)生同步分離,把三維的管流變成二維的旋渦流。鍋爐蒸汽計(jì)量表的流量特性(儀表系數(shù)、線性度、范圍度)和阻力特性都與發(fā)生體的形狀與幾何參數(shù)密切相關(guān)。大量實(shí)踐證明,一種性能優(yōu)良的發(fā)生體應(yīng)滿足以下幾方面要求:
1、應(yīng)有較陡斷(鈍)的截面形狀,具有這種形狀的非流線型柱體,是產(chǎn)生旋渦分離的條件。
2、柱體的兩側(cè)具有明顯的棱邊,能控制旋渦在發(fā)生體的軸線方向上同步分離,并在較寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi),保持旋渦分離點(diǎn)穩(wěn)定,這是保持斯特勞哈爾數(shù)St恒定的必要條件。
3、它是一根均勻的柱狀體,在柱體的軸線方向上所有的橫截面形狀是相同的,均勻的,對(duì)稱的,這是把三維管流轉(zhuǎn)變成二維的旋渦流的條件。
二、旋渦發(fā)生體狀況發(fā)生變化而引入的測(cè)量誤差
1、發(fā)生體銳緣磨損產(chǎn)生的影響
鍋爐蒸汽計(jì)量表旋渦發(fā)生體的迎流向的兩條棱邊正常情況下是銳利的,但若被測(cè)流體中含有固形物,則銳緣很容易被磨損而變成圓弧,雖然流量系數(shù)K對(duì)邊緣的銳利度變化不像孔板流量計(jì)那樣敏感,但由于幾何形狀和尺寸發(fā)生了變化,也會(huì)引起流量系數(shù)的變化,橫河公司對(duì)旋渦發(fā)生體銳緣變鈍對(duì)流量系數(shù)的影響做過(guò)測(cè)試,隨著銳緣半徑的增大,K系數(shù)不斷增大,流量示值成正比增加。所以選擇耐磨性優(yōu)良的材質(zhì)制造發(fā)生體,是改善磨損的積*方法。
2、流體溫度變化對(duì)發(fā)生體的影響
當(dāng)溫度變化時(shí),溫度引起金屬材料幾何尺寸發(fā)生變化,包括表體、發(fā)生體等(特別是測(cè)量蒸汽流量時(shí))。由于可能的溫度變化大,所引起的影響是很可觀的,一般需要修正。
3、發(fā)生體迎流向堆積產(chǎn)生的影響
當(dāng)被測(cè)流體中存在黏性顆粒或夾雜較多纖維狀物質(zhì),則可能會(huì)逐漸堆積在旋渦發(fā)生體迎流面上,使其幾何形狀和尺寸發(fā)生變化,因而流量系數(shù)也相應(yīng)變化,據(jù)日本OVal公司工作人員著文透露模擬試驗(yàn)結(jié)果。在該公司三角柱發(fā)生體端的堆積物厚度為0.01D時(shí),附加誤差為 -2%,為0.02D時(shí),附加誤差為-3.4%。
三、旋渦發(fā)生體是干標(biāo)定的核心部件
鍋爐蒸汽計(jì)量表實(shí)流標(biāo)定會(huì)給儀表的生產(chǎn)企業(yè)和用戶帶來(lái)巨大的工作量和經(jīng)濟(jì)上、能源上的耗費(fèi)。長(zhǎng)期以來(lái),人們期望用一種“干標(biāo)定”方法來(lái)替代繁瑣的實(shí)流標(biāo)定,根據(jù)鍋爐蒸汽計(jì)量表的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)干標(biāo)定是非常可能的必然的,因?yàn)闇u街具有以下三個(gè)關(guān)鍵原因:
(1)鍋爐蒸汽計(jì)量表無(wú)可動(dòng)的部件,穩(wěn)定性和可靠性較高,是干標(biāo)定儀表的必備條件。
(2)干標(biāo)定的核心部件——發(fā)生體的幾何形狀簡(jiǎn)單,經(jīng)多年的應(yīng)用,逐步趨向性能優(yōu)良的少數(shù)幾何發(fā)生體。
(3)對(duì)渦街流量的儀表系數(shù)K的影響量主要是發(fā)生體的幾何參數(shù)與被測(cè)介質(zhì)物理性質(zhì)無(wú)關(guān)。
所以,很多**都在研究鍋爐蒸汽計(jì)量表的干標(biāo)定,其中日本取得了一些進(jìn)展,在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JISI8766:2002)中寫了有關(guān)鍋爐蒸汽計(jì)量表干標(biāo)定內(nèi)容,確定的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生體是公認(rèn)性能較好的三角柱形發(fā)生體,制定了標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生體具體尺寸參數(shù)(略),下面我們對(duì)發(fā)生體加工、裝配中產(chǎn)生誤差進(jìn)行探討,誤差來(lái)源主要來(lái)源為偏角,對(duì)稱度、底部縫隙影響三個(gè)方面,通過(guò)試驗(yàn)對(duì)他們提出限定范圍,以適應(yīng)于標(biāo)定的要求。
(1)偏角是發(fā)生體流動(dòng)方向的軸線與測(cè)量管軸線間的夾角,通過(guò)在水流試驗(yàn)中得出數(shù)據(jù)是偏角達(dá)到8時(shí),K系數(shù)變化達(dá)到6.6%-8.24%。在空氣和水中試驗(yàn)結(jié)果大體相同,即偏角必須控制在2以內(nèi)。
(2)發(fā)生體底部縫隙是指旋渦發(fā)生體底部圓弧與表體測(cè)量管內(nèi)壁之間的距離,理想的縫隙為無(wú)窮小,但不為零,實(shí)際上是做不到的。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)縫隙的大小不僅影響儀表系數(shù)和線性度,當(dāng)縫隙較大時(shí),甚至使旋渦不能穩(wěn)定分離,渦街信號(hào)不穩(wěn)定,噪聲很大,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定縫隙大小應(yīng)控制在(0.02+0.01)mm范圍內(nèi)。
(3)對(duì)稱度即發(fā)生體的中心軸線偏離測(cè)量管中心線的距離。造成發(fā)生體不對(duì)稱的原因是發(fā)生體加工不對(duì)稱和表體加工的不對(duì)稱,不對(duì)稱度對(duì)儀表性能的影響主要表現(xiàn)在高流速區(qū)域。通過(guò)試驗(yàn)確定發(fā)生體的不對(duì)稱度應(yīng)控制在 0.15mm之內(nèi)。
通過(guò)以上對(duì)發(fā)生體的簡(jiǎn)單論述,我們了解到鍋爐蒸汽計(jì)量表準(zhǔn)確度的保證,發(fā)生體是個(gè)關(guān)鍵原因,只有加工精密,應(yīng)用合理才能保證鍋爐蒸汽計(jì)量表的準(zhǔn)確可靠,為我們提供準(zhǔn)確的計(jì)量數(shù)據(jù)。
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