在負(fù)壓式標(biāo)準(zhǔn)表法空氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上對脈沖輸出型渦街流量計進(jìn)行檢定時,如其流量測量范圍標(biāo)注與JB/T9249-2015《渦街流量計》(機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))要求不一致,則需確定一個合理的測量范圍和檢定流量點來進(jìn)行檢定,才能得到正確的測量結(jié)果。
一、流量量程比和非常小流速的選擇
結(jié)合測量范圍標(biāo)注明確的渦街流量計檢定結(jié)果、渦街流量計測量原理、負(fù)壓式標(biāo)準(zhǔn)表法空氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置測量原理和使用單位對渦街流量計測量范圍要求等,在檢定渦街流量計時選擇一個非常小流速值,并以此來確定各檢定流量點。主要論述點如下:
1.根據(jù)JJG1029-2007《渦街流量計檢定規(guī)程》
中渦街流量計的測量原理,漩渦的頻率與管道內(nèi)流體流速的關(guān)系式為
式中:f——漩渦頻率,Hz;Sr——斯特羅哈爾數(shù);——流經(jīng)流量計的流體平均流速,m/s;b——阻流件的寬度,m。
在式(1)中,斯特勞哈爾數(shù)Sr被認(rèn)為是一個常數(shù),b對于一臺送檢的渦街流量計來說是一個固定值。所以在檢定脈沖輸出型
氣體渦街流量計的相對示值誤差時,可以通過調(diào)節(jié)流體流速來選取測量點。
2.以一臺測量范圍不明確、準(zhǔn)確度等級為1.5級的DN80型脈沖輸出型氣體渦街流量計為例
(1)該臺流量計選取多個檢定流量點,測得各點的K系數(shù)如表1所示。
表1:DN80型脈沖輸出型氣體渦街流量計多個檢定流量點的K系數(shù)
通過分析表1的數(shù)據(jù),可以得到:流速在(2.77~55.00)m/s范圍內(nèi),也就是渦街流量計的流量量程比約為20∶1時,渦街流量計的相對示值誤差為
則該被檢流量計的相對示值誤差為1.05%,滿足準(zhǔn)確度等級為1.5級的要求。
(2)非常小流速值的確定方法
根據(jù)渦街流量計的特性,當(dāng)流體雷諾數(shù)Re≥2×104時,斯特羅哈爾數(shù)Sr基本是一個常數(shù),此時通過渦街流量計的體積流量與漩渦頻率成正比。雷諾數(shù)Re為
式中:u——流體的平均流速,m/s;D——渦街流量計的公稱通徑,m;v——介質(zhì)運動黏度,m2/s。
根據(jù)不同地區(qū)的年平均氣溫、大氣壓力,如:蘇州地區(qū)年平均氣溫16℃,大氣壓101.57kPa,查得空氣的運動黏度為1.47488×10-5m2/s,流速按式(4)計算:
因為大氣溫度和大氣壓力有變化,故留出10%的安全邊際,則非常小流速為
u=3.69m/s×1.1=4.06m/s(5)
瞬時體積流量按式(6)計算:
按照 JB/T9249-2015 之“4.2.4 流量測量范圍上限值”的規(guī)定,該脈沖輸出型氣體渦街流量計的非常大流量取 800m3/h;當(dāng)選擇流量量程比為 10 ∶ 1 時非常小流量為 80m3/h。按照 JJG1029-2007 的要求,各檢定流量點的 K 系數(shù)如表 2 所示。
當(dāng)選定流量量程比為 10 ∶ 1 時 , 該脈沖輸出型氣體渦街流量計的 K 系數(shù)按式(7)計算:
以此 K 系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值,再計算該流量量程比外,其他檢定流量點 K 系數(shù)的相對示值誤差大小,結(jié)果如表 3 所示。
3. 測量及運算數(shù)據(jù)分析
從以上數(shù)據(jù)分析可得:
(1)脈沖輸出型氣體渦街流量計的流量量程比比較寬,在檢定時選擇流量量程比為 10 ∶ 1 是合理、可行的。
(2)可選擇的非常小流速為 4m/s,但由于負(fù)壓式標(biāo)準(zhǔn)表法空氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置流速調(diào)節(jié)不是連續(xù)可調(diào)的,故流速非常小值應(yīng)大于 4m/s。
二、驗證
下面以一臺測量范圍不明確、準(zhǔn)確度等級為 1.5級的 DN100 型脈沖輸出型氣體渦街流量計為例進(jìn)行驗證,選擇流量量程比為 10 ∶ 1,流速非常小值為4.25m/s,測得流量計各項數(shù)據(jù)如表 4 所示。
從表 4 可知,該流量計的示值相對誤差滿足準(zhǔn)確度等級為 1.5 級的要求,說明該流量計流量量程比和非常小流速的選擇是合理的,可以得到準(zhǔn)確可靠的檢定結(jié)果。
三、結(jié)束語
綜上所述,使用負(fù)壓式標(biāo)準(zhǔn)表法空氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置,對脈沖輸出型氣體渦街流量計進(jìn)行檢定,當(dāng)測量范圍不明確時,選擇流量量程比為 10 ∶ 1,非常小流速大于 4 m/s,該流量計就可以按 JJG1029-2007進(jìn)行檢定。
作者單位【江蘇省蘇州市吳江區(qū)檢驗檢測中心】