气管道流量特性参数的分析研究(二)

　　引言

　　在前面的试验研究中,已经证明了气管道的流量特性并不能符合ISO 6358国际标准,提出的流量特性扩展表示式可以很好地描述气管道的流量特性。但也存在一个问题,就是每一种气管道在每一种长度下,它的两个流量特性参数b、C,以及n都是不同的。这对于生产商提供气管道的流量特性还是存在比较大的困难。因此,我们在接下来的研究阶段,对b、C和n这3个参数与气管道的长径比的关系进行深入的研究分析,得到b、C和n关于气管道的长径比的关系式。从而可以方便地得到每种气管道在每种长度下的流量特性。

　　1　流量特性测试系统

　　由于气管道的种类比较多,另外待测气管道的各种长度也比较多,介于这种情况,如果采用人工手动对其进行流量特性试验,则是一项非常繁重的工作,因此我们在国际标准ISO 6358规定的基础上,利用日本某公司开发的气动元件流量特性自动测试系统,以测定气动元件的流量特性参数,从而可以大量地节省能源,缩短测定时间,提高测定准确度。

　　根据ISO 6358标准的规定,确定了采用声速放气法测定b值和C值。声速放气法的试验原理图见图1所示。

　　试验装置测定压力范围是0~0·98 MPa,流量范围是0~10 kL/min(ANR),整个硬件系统构成以上位计算机系统为核心,包括:上位计算机数据采集和控制系统部分、PLC控制器部分、前腔压力设定部分、状态参数测量部分、流量设定部分和压力测定部分。整个硬件系统的控制是以计算机控制和PLC控制相互配合实现的,测控系统的软件实现则由虚拟仪器Labview编程实现。

　　利用上述气动元件流量特性自动测试系统对气管道的声速流导和临界压力比进行测试计算。由前篇计算参数C值和b值的公式,可以知道测试的具体方法。其中C值的ISO 6358测试方法为:

　　将被测气管道接入测试装置;

　　②加压,使被测气管道进口压力p1保持0·5 MPa不变;

　　③缓慢开启出口节流阀;

　　④加大节流阀的开度,观察流量变化;

　　⑤直到流量不再上升并稳定后再适当降低出口压力p2,确保管道内已达到音速流态;

　　⑥记录测量值上游压力p1,上游温度T1,流量Qm,将测试结果代入C值计算公式,进行求解,即可得到被测气管道的声速流导值。

　　在测试C值过程之后,逐渐减小节流阀的开度,记下流量值分别为最大流量Qm的90%、80%、60%、40%、20%左右的参数p1、p2和Qm的值,然后按照前一篇文章中讲述的方法进行求解b和n。

　　2　试验分析结论

　　本次试验测试对象为日本某公司提供的11种气管,每一种气管都要测试10个长度。如表1所示。