流量仪表与管道内径匹配问题的讨论

　　引言

　　一般来讲，进口流量仪表性能优良，可靠性高，许多重点工程、项目都采用它们。然而有些进口仪表在中国应用的效果很不理想。以德国E+H公司的电容式旋涡流量计为例，某企业使用一台通径DN150的电容式旋涡流量计检测蒸汽流量，其输出信号在一定幅度范围内上下波动(图1)，因此整个控制系统在很大程度上受到干扰。本文将对这个具体间题进行分析探讨。

　　分析

　　仪表的使用效果是产品质量、设计选型和现场安装调试的综合反映。仪表一经选定，其安装正确与否便成为最重要的间题。就旋涡流量计而言，安装时确保流速分布稳定是仪表正常工作的最关键条件之一，而仪表与管道内径的匹配就是其中的一个重要方面，但它却往往没有引起人们足够的重视。先考虑带有普遍性的管道情形。假定管道有较大的突变—例如扩大，则流体在该处因分离而形成了重复循环的二次流动(图2a)，它处于与管轴平行的平面内;而管径突然缩小的情形也相似(图2b)。由于二次流动的产生，使流速分布受到了扰动，发生了畸变。处理这个问题的办法是装上合适的大小接头作为过渡段(图3)，并保证足够长的直管段(一般为15一18倍管道内径)，这样就能够使流速分布恢复到正常的状态。

由此可见，旋涡流量仪表内径与管道内径相等是最理想的。如果两者存在差异(即使公称直径相同)，就可能产生附加误差，具体分为几种情况:

　　①管道实际内径大于仪表内径，但两者之差不超过后者的3%。这是所产生的误差很小，仍在仪表精度范围之内，对测量无影响，无需任何修正。

　　②管道实际内径小于仪表内径，且两者之差在一定范围之内，即通径DN15一DN100g<3%,DN150<1%，则所产生的误差较小，这时可以通过对仪表系数K进行修正来补偿之，将影响消除。

　　③管道内径与仪表内径相差较大，超过上述允许的范围。这时所产生的附加误差也较大，即使修正以系数K，也无法满足测量的精度和稳定性的要求。其原因是这种情形相当于图2并且直管段为0的状态，即流体通过管道与仪表体变径连接处产生了干扰的二次流，而受到干扰的流速分布在未恢复正常之前便流过旋涡发生体(图4)，且这种干扰随着流速等参数的变化而变化，并非固定不变的，是无法修正的变量，因此产生的旋涡是不稳定的，输出频率信号与流速的比例失真，严重影响使用精度甚至引起波动，导致仪表无法正常工作。所以管道内径与表内径一致性的问题非常重要，必须引起仪表设计选型和使用人员的充分注意和高度重视。