插入式流量计速度分布系数计算方法的探讨

   　插入式流量计是一类以结构形式划分的流量计,它与满管式流量计相比具有结构简单、质量轻、能方便地实现不断流拆装、仪表的适用性强等特点,尤其在大口径流量的测量上优点明显。随着近年中国对能源和环保计量的进一步重视,插入式流量计被越来越多地应用于水、空气、煤气、天然气、蒸汽等介质的计量中。

    1　结构与原理

    目前已被推广应用的插入式流量计可分为点流速计型和径流速计型两大类。国内使用较多的是点流速计型插入式流量计(如涡轮、涡街等)。典型的点流速计型插入式流量计由测量头、插入杆、插入机构、转换器和仪表壳体(测量管道)组成。当测量头插于管道中某一特定位置(一般为管道轴线上或管道平均流速处),测量出该处局部流速,然后根据管道内流速分布及仪表与管道的几何参数等推算出管道内的流量值。

    点流速计型插入式流量计如涡轮、涡街的测量头为脉冲2频率型,其流量计算公式为

    qV=f/K(1)

式中　q_V———体积流量,m³/s;

    ———流量计的频率,Hz;

    K———流量计的仪表系数,1/m3。

    2　仪表系数的标定和计算

    式(1)中的K反映了点流速计型插入式流量计的仪表特性,它是决定仪表计量精度的关键参数。点流速计型插入式流量计的标定方法有两种:流量计法和流速计法。流量计法是对整台流量计进行标定,但其相应的标定设备和标定费用昂贵,无法被普遍采用,只有在某些特定场合使用。流速计法是把流量计的测量头当作是一台流速计来标定。首先测得测量头的仪表系数K₀,然后根据使用现场的流体及管道条件确定修正系数,再利用管道横截面面积推算出整台流量计的K。

    目前国内一般流量计生产厂家实际上较多采用的是一种变通方法即用圆管流量标准装置对测量头进行标定以确定K0。K绝大多数是由K。经修正计算得来。K的计算修正公式为

    K=K₀(α^βγA)              (2)

式中　K₀———测量头的仪表系数,1/m;

    α———速度分布系数;

    β———阻塞系数;

    γ———干扰系数;

    A———测量管道的横截面面积,m²。

    3　几种α系数的计算方法

    3·1　α系数的公式计算法^[1]

    式(2)中的α定义为管道平均流速与测量头所处位置局部流速的比值,是K进行计算修正时最重要的修正参数,其一般的计算方法如下。

    a)测量头插于管道轴线处

式中　R_eD———管道雷诺数;