用FJPE型测管对非充分发展管流的试验研究

　　1　引　言

　　插入式流量计由于其结构简单、重量轻、安装维护方便、压损小等优点,广泛用于大口径流量测量中。插入式流量计有两种类型,即点流速型(如插入式涡轮、插入式涡街、插入式超声等)及径流速计型(如均速管),点流速型插入式流量计是通过测量管道截面一点的流速从而推算出管道内的流量,径流速计型插入式流量计是通过测量管道内某一直径上的流速综合值推算出流量。插入式流量计是通过测量流速来计算流量,其计算模型的确立以管道内流体是充分发展管流为基本条件[1]。

　　对非充分发展管流,按文献[2]提供的方法,通过试验得到管道横断面流速分布计算流量。本文采用FJPE型测管在两种口径管道,前直管段长度为3D及8D的条件下进行试验,取得了初步成果。

　　2　FJPE型测管流量计[3]简介

　　FJPE型测管流量计是基于皮托管测量原理并根据现场特点而采用特殊结构设计的差压式测速计,根据相应标准换算成流量。其结构是一根20的插入杆,端部安装一马蹄口形的测头,插入杆上部有提升机构及吹扫装置。该结构可以减少引压管结垢与阻塞,可准确调节插入深度。

　　3　测量系统简介

　　测量系统如图1所示,气源为一风洞系统,后接足够长的圆管,圆管后接一90°的弯头,弯头后分别在3D及8D处安装测管,这样在弯管后就形成了在特定条件下的非充分发展管流,在风洞及测管后分别安装测温及测压仪表,以便对体积量进行修正。

　　4　试验步骤

　　4·1　确定截面测速点数量及位置

　　按文献[2]要求,在轴心安置一固定测速点,在八个半径r处,相邻半径间相差45°,每个半径设置五个测速点,即一个截面有41个测速点。试验同时插入五根测管,其中一根插入到轴心处,其余测管相邻两根相差90°(见图2),然后在同一流速下,r值改变1~4号测管插入深度,在不同插入深度,测出0~4号测管差压值。流速是将(4~25)m/s的范围分成5个流速点,即每一插入深度下要测五个流速点。测量完毕,将装有测管的管段顺时针转45°,重复上述试验,这样就得到八个半径上,每个半径上五个测量点共40个测量点,每个测量点五个流速数据,共200个数据.

　　测管差压信号进入差压变送器,其输出电流进入采集模块,由计算机采集各通道差压信息,为保证信号的准确,每个测点连续采样30次,取平均值作为差压值。

　　5　数据处理

　　一个弯头、直管段长度为3D(和8D)条件下形成的非充分发展管流,在一截面流速的分布情况。图3给出了在2个典型的直径处(A—A1及C—C1)的流速分布图。

　　沿弯头外缘流速较大,弯头内缘流速较小,从弯头外缘到内缘直径上的流速逐渐减小。总能找到一个直径,其两半径的流速分布具有近似对称性。并且该直径上,半径为r处的流速值,与同一半径值的八个测量点的流速平均值相近似。