气体槽道流量计的性能测试

　　0　引言

　　节流式差压流量计的应用范围极为广泛,传统的节流件主要有孔板、喷嘴和文丘利管等。它们用于流量计量已有近百年的历史,并且积累了大量实践经验,国内和国际标准化组织也制定了有关的标准。由于孔板流量计结构简单、易于复制,通用性强,价格低廉而获得大量应用。但是,孔板流量计存在量程范围窄,压力损失大,现场安装要求的直管段过长等缺点。因此,科研人员对差压式流量计的研究工作一直没有中断。南京航空航天大学研究出了一种新式节流式差压流量计———槽道流量计。该流量计打破了传统的思维方式,以流线型纺锤体作为节流件,将流体逐渐地节流收缩到管道的内边壁,在调整流动和保持流动稳定方面更胜一筹,使得从根本上大幅提高测量重复性和准确度成为可能,同时显著减少了压力损失。然而,很多专家对流量计的准确度、重复性、量程范围、前后直管段的要求提出了疑问,带着这些问题我们做了测试工作。

　　1　槽道流量计基本结构与原理

　　1.1　结构

　　纺锤体流量计节流装置的主要结构有如图1所示的两种形式。流线型纺锤体沿测量管轴线安装,其几何形状根据流体力学原理精心设计,中部适当位置有一段足够长的等直径段,与测量管的内壁之间形成均匀的环形通道。被测流体首先经过导流片,紧接着进入该环形通道,形成标准的环形槽道流动。槽道流动的特点是压力顺轴线的降落具有良好的线性度,从而提供了非常稳定的低压(静压)。对于清洁流体,节流装置可采用(b)形式,高压由纺锤体前缘(前驻点)的高压管引出,可以得到最大的差压。(a)形式的节流装置在纺锤体前缘对应的测量管壁处取高压,得到的差压较(b)形式低,但结构简单,适用范围广。

　　1.2　工作原理

　　节流式差压流量计用同一形式的流量公式:

　　式中:qv为体积流量;qm为质量流量;C为流出系数;ε为可膨胀性系数;d为节流件的孔径或等效孔径;D为上游管道内径;β为节流比系数,β=d/D;Δp为差压;ρ1为上游流体密度。

　　2　槽道流量计检定室内测试结果

　　我们选择了口径分别是DN100mm和DN50mm两台槽道流量计在检定室进行测试,分别从流量系数与雷诺系数的关系、准确度、重复性、量程范围、前端直管段的影响、前端闸门的影响6个方面进行测试试验。测试地点为胜利油田天然气流量检定站,测试时间间隔为2个月。

　　2.1　试验标准装置介绍

　　试验标准装置是音速喷嘴气体流量标准装置,该装置不确定度优于0.27%;采用负压法检定,测试介质为干燥的空气;流量范围为5~2700m3/h;测试流量计口径范围为DN50mm~DN200mm;重复性σ≤0.1%。该装置由中国计量科学研究院考核合格。