液体流量计在线检定实验研究与数值模拟

　　0　引言

　　液体流量计是工业生产、贸易结算、节能减排中必不可少的计量器具，被列入国家强制检定计量器具目录。后续检定时，经常需要离线检测流量计，而有些使用单位由于连续生产无法停流，使得一些使用中的流量计不能及时拆卸、按周期进行检定，准确性难以确认。同时，对大口径流量计拆装和运输送检又十分麻烦。为此，多数企业配备了便携式超声流量计用以在线自校自检。此外，许多法定计量机构也在日常工作中使用便携式超声流量计进行在线检定。但在使用过程中，超声流量计的现场工作条件与实验室校准的工作条件相差很大，准确度有一定偏离。针对上述问题，本文根据计算流体力学原理( 简称 CFD)，对不同的管道条件进行数值模拟，得出管道内流场分布结果。通过部分安装条件下的现场检定数据与流场数值模拟数据进行比较，进一步讨论影响在线液体流量计检定结果的参数并评估其影响量。希望通过使用数值模拟的方法能够优化检定结果，保证数据的可靠性。

　　1　实流现场试验

　　1.1　试验方案

　　试验中使用 1.0 级外夹式超声流量计，设定所有试验均在 DN100 管道、介质为水、流量为100 m3/h 条件下，测量结果与 0.2 级电磁流量计标准表进行比较，测量数据 6 次为一组，其中 1~8数据组前直管段大于 15D。

　　(1)再现性

　　测量超声流量计在不锈钢管道上的误差及重复性，测一组数据。同一操作人、同一安装条件下，进行超声流量计再现性试验，测两组数据。三组数据合并比较。

　　(2)管壁影响

　　将试验 1 的最后一次试验完成后，所得数据作为基础数据。不用重新拆装超声流量计，仅更改壁厚参数，测两组数据。

　　(3)内衬影响

　　分别安装四种不同内衬(a 无内衬有少量锈迹、b 灰浆、c 油漆、d 聚四氟乙烯)的碳钢短管至 DN100 台位，比较不同内衬情况下的测量结果。各测一组数据(100 m3/h 流量点)，如无信号酌情放弃。

　　(4)流场影响

　　超声流量计在含调节阀(如球阀)、弯管等不同管道条件下，比较测量结果。

　　1.2　试验数据

　　试验结果见表1。

 　　分析一：超声流量计重复性及再现性对于在线检定的影响。数据 (1~3) 由同一人在同一测量条件下得出：三组重复性均小于 0.2% 满足要求，但三组在同一测量点重复拆装的误差值相差接近0.4%，这相对于 1.0 级的标准表是不可忽略的。因此安装超声流量计进行在线检定时必须要求操作人员谨慎仔细，按照操作规程及超声使用要求进行安装。同时，取三组试验数据的平均值 0.17%为误差参考标准值。