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    上游阻流件对孔板流量计性能的影响
    发布时间2019-02-28

    摘要:利用常压气体作为流动介质以流出系数平均相对误差线性度和不确定度为评价指标通过实流实验研究上游组合管件对孔板流量计测量性能的影响根据不同的上游阻流件对孔板流量计测量精度的影响进行了实流实验研究根据实验结果为保证相对误差在可?#37038;?#33539;围给出对于不同形式的上游组合管件孔板流量计对前直管段长度的建议
    0引言
    根据海洋平台上特有的工艺处理模式和安装习惯本文?#30452;?#23545;中海油2006年以后投产的9个新建海洋平台JZ25-1CEPJZ25-1SCEPJZ25-1SWHPBBZ26-3WHPABZ26-3WHPBSZ36-1CEPKJX1-1CEPABZ19-4WHPBLD32-2PSP的三维模型进行了流量计安装上游的管件形式的整理发现在上述平台上孔板流量计用于对天然气的计量占76%少数是用于对消防水和回注水的计量总结出4种常见的组合阻流件形式开展上游组合管件对孔板流量计性能影响的研究主要包括球阀+90弯头球阀+90弯头+渐缩管+90弯头球阀+90弯头+渐缩管球阀+渐缩管
    1实验平台的设计研究

    如图1所示图中的风机通过外部的变频器装置不?#31995;?#35843;节风机的风速从管道入口抽取空气为实验提供稳定的空气流体通过稳压罐来达到稳压的目的图中的?#26032;?#27969;量计为标准表空气流体通过?#26032;?#27969;量计时可以测得空气流体的标准流量当空气流体通过孔板流量计时在流量计的上游和下游会产生压差这种压差可以经过高精度的差压变送器检测并转化成420mA信号然后通过16位的A/D转换芯片将模拟信号转化成数?#20013;?#21495;送到计算机进行处理稳压罐上的温度传感器将电压信号转换成对应的温度信号送到16位的模拟量信号采集卡A/D芯片进行处理;同时模拟量信号采集卡A/D芯片还对标准表的频率进行采集在计算机中安装实验标定系统软件该软件是用VB进行编写的支持多线程实时通信通过这种软件可以在计算机中实现不同的数据的显示与分析
    下面对实验装置中用到的仪器设备的性能参数进行?#24471;?
    标准表采用?#26032;?#27969;量计测量范围在251400m3/h之间精度为0.5%重复性为0.06%;温度传感器采用的是精度为0.1%;压力传感器为OSEMOUNT3051型号精度为0.075%;差压变送器为日本横河的EJA110A可测量的差压范围为010kPa精度为0.075%;模拟量信号采集卡采用的是研华PCI-1716精度为16位本次实验对象选择了DN100孔板流量计
    2阻流件对孔板流量计测量精度影响的实验研究
    2.1孔板流量计的基准实验
    用于孔板流量计的基准实验的前直管段长50D后直管段长10D管道内流体流动为充分发展的湍流状态1ݣ2ݣ3ݣ4ݡ前期大量文献表明前直管段长度达到50D时可以认为流场已经充分发展;同时后直管段达到10D不会影响孔板流量计流出系数阻流件实验均按照前直管段50D后直管段10D的直管段为基准进行比较从而得到流出系数和流出系数相对误差的变化情况
    2.2上游阻流件对孔板流量计测量精度影响的实验研究
    2.2.1上游阻流件类型DN100球阀+DN100单弯头的实验研究
    上游阻流件类型为DN100球阀+DN100单弯头的雷诺数-流出系数曲线图如图2所示?#27833;?#20013;可以看出前直管段长度为50D30D的流出系数与基准实验极为接近从10D开始随着前直管段长度的缩短流出系数?#23454;?#20943;趋势
    孔板流量计上游阻流件为?#27169;?00球阀+?#27169;?00单弯头的雷诺数-流出系数曲线图
    从表1可以看出相对于基准实验前直管段长度为50D和30D时平均相对误差为正值其他工况下为负值;比较而言50D较30D的平均相对误差略大但量?#21040;?#24046;0.06%;从30D开始随着直管段长度的缩短流出系数的相对误差?#23454;?#22686;趋势此变化趋势?#37096;?#35265;图3所示


    2.2.2上游阻流件类型DN150球阀+DN150变DN100渐缩管的实验研究
    阻流件类型为DN150球阀+DN150变DN100渐缩管的雷诺数-流出系数曲线图如图4所示?#27833;?#20013;可以看出随着前直管段长度的缩短流出系数?#23454;?#20943;趋势

    从表2可以看出相对于基准实验前直管段长度为30D10D的平均相对误差为正值前直管段长度为4D的平均相对误差为负值;从绝对值上看前直管段长度为4D时相对误差最大此变化趋势?#37096;?#35265;图5所示


    2.2.3上游阻流件类型DN150球阀+90单弯头+DN150变D100渐缩管的实验研究
    阻流件类型为DN150球阀+90单弯头+DN150变DN100渐缩管的雷诺数-流出系数曲线图如图6所示?#27833;?#20013;可以看出随着前直管段长度的缩短流出系数?#23454;?#20943;趋势

    从表3可以看出相对于基准实验前直管段长度为50D和30D时平均相对误差为正值其他工况下为负值;前50D与前30D的平均相对误差较为接近从前30D开始缩短前直管段平均相对误差呈增大趋势此趋势?#37096;?#35265;图7所示


    2.2.4阻流件类型DN150球阀+90单弯头+DN150变DN100渐缩管+90单弯头的实验研究
    阻流件类型为DN150球阀+90单弯头+DN150变DN100渐缩管+90单弯头的雷诺数-流出系数曲线图如图8所示?#27833;?#20013;可以看出随着前直管段长度的缩短流出系数?#23454;?#20943;趋势

    从表4可以看出相对于基准实验前直管段长度为50D和30D时平均相对误差为正值其他工况下为负值;前直管段长度为50D与30D的平均相对误差较为接近从前30D开始缩短前直管段平均相对误差整体呈增大趋势此趋势?#37096;?#35265;图9所示
    3结论
    安装条件的不同对孔板流量计有着很大的影响根据不同的安装条件对孔板流量计的测量精度的影响进行了实验研究研究发现:


    1)当孔板流量计上游存在阻流件时对于不同形式的阻流件当后直管段长度不变时随着前直管段长度变短流出系数相对误差随之变大
    2)从实验结果分析讨论的4种组合式阻流件情况所需的前直管段长度均比ISO5167中规定的前直管段长度短?#24471;?#26631;准中规定的比实际应用时更严格?#37327;̣?#32780;有了本文的研究数据作支撑以后在实际设计应用时可以?#23454;?#20943;小前直管段长度既保证?#21496;?#24230;也节省了空间

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