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速度分布对水工业超声流量计性能的影响(2)

   日期:2007-07-26     来源:中国测控网     作者:管理员    

三、推   论


  为提高试验数据的利用率,扩大试验效果,特别开发了对流速分布测量结果进行内插的程序,可以得到每台流量计特定超声波声路上的流速。同超声流量计传感器对的测量过程一样,流速分布的测试程序对实测的流速向量和声路向量沿超声波测量路径也进行了点积积分,对获得的单路波速在经过体平均速度修正后才作为单路响应系数。应该认识到:由于上述测试只是在流速分布图中有限点上的取样测试,而且所使用的探头仅检测了两个流速分量,因此这种方法也是有局限性的。
  一般来说,计算出相对于被测速度分布的总的仪表响应值是有可能的,但对于流量计Ml则不可能,因为它是采用专利算法将三个声路测量结果合起来求出总流量的。据推测,该算法综合了基于雷诺数的单路流速分布修正和利用由各路推出的流速分布形态及其加权系数的单路综合算法。而流量计M2和M4则是采用经过流速分布修正系数修正的雷诺数,将它们的单路测量结果转换成体积流量。由于流速分布测量数据是在单一的雷诺数条件下取得的,所以在求解单路式超声流量计相对于97D基线处测量结果的误差变化时无需知道修正公式。流量计M3则是采用加权求和的多路流速综合算法求解总流量。在该算法中,声路1和4的加权系数等于常数0.1382,声路2和3的加权系数等于常数0.3618。
  被测流量计的计算误差是根据下列标称流速下的平均测量误差求得的,其标称流速为:11、22、33、45、56和67ft/s。每个流速测量误差的计算均包括6次重复测量数据。同计算误差一样,被测流量计的测量误差也是指相对于97D基准配置的平均误差而言的。在使用一般配置的误差时允许对流量计的测量误差和计算误差进行比较。

四、单弯头配置.(基本配置)


  试验表明,单弯头引起了大量的水平流速分布的不对称。这种不对称在40D处依然存在,且再到下游59D和78D处,流速分布虽更对称了,但还未达到充分的均衡发展。直到97D处,流速分布才接近达到充分均衡发展的状态。试验也比较了不同轴向位置上的水平流速分布测量量和充分发展的水平流速分布计算量,计算方法是采用依据公称雷诺数和管内估算粗糙度的幂律模型。97D处的流速分布图与充分发展的流速分布计算图形是相近的,59D和78D处的流速分布图上则还有少量的径向不对称,且比97D处的流速分布更紊乱。


图3 流量计M1在单弯头下游的声路响应

  图3和图4分别给出了由多路式超声流量计Ml和M3的流速分布测量数据计算而得的各声路响应系数。对于流量计M1,图3表明了各声路对发展过程中的流动的敏感性,其中单程声路(声路2)的敏感性从10D到97D处至少提高了3%,而同时双程声路(声路1和3) 的敏感性在相同间距上大约下降了1.5%。由于流量计量是综合了多个声路的测量结果,因此多路式超声流量计的综合敏感性不一定与其某个单声路的敏感性具有相同的变化趋势。同样由于这里给出的数据结果都是对单一雷诺数而言的,因此单路式超声流量计对轴向位置的敏感性与其对超声声路的敏感性是相同的。
  图4包含了由多路式超声流量计M3自测的和由流速分布测量数据计算而得的各声路响应系数。流量计M3的声路配置是水平对称的,因此对声路1和4,还有声路2和3之间应有相近的声路响应系数。然而流量计显示各对对称声路之间的响应系数是不同的,这一点被探头的测算结果证实了,如图4中的空心和实心符号所示。10D位置上的测算结果表明:声路1和4存在很大的差异,这是两种逆转旋涡的作用结果。由于声路位置和方向的原因,旋涡增加了声路4的响应系数,而减小了声路1的响应系数。


图4 流量计M3在单弯头下游的声路响应

  图5给出了流量计Ml和M3的测量值、相对于97D处测量结果的仪表误差以及流量计M3相对于流速分布测量结果的误差。由于流量计Ml的声路混合算法属于专利,无法计算它的总响应系数。为减少因流速分布测量和计算方法引起的测量偏差,并对此予以修正,测算结果均以97D处为基准进行比较。比较结果表明:流量计Ml有着与轴向位置无关的系统特性,而流量计M3的性能则显然与轴向位置有关(测试范围从40D至97D)。流量计Ml的流速分布测算值和测量值之间具有相同的变化趋势。除了10D处的测算值之外,对比误差与轴向位置无关。在10D处可能会出现稍大的误差。


图5 流量计对单弯头扰动的响应


 
  
  
  
  
 
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