造成彎管流量計(jì)系統(tǒng)誤差的根源主要來自三個(gè)方面。第一個(gè)方面來自流量計(jì)本體的結(jié)構(gòu)及精確度，第二個(gè)方面是來自對(duì)于測量流體介質(zhì)及其流動(dòng)狀態(tài)了解和把握的認(rèn)知程度，第三個(gè)方面是來自安裝使用的合理性。這里主要討論第一和第三個(gè)方面的偏于結(jié)構(gòu)和應(yīng)用方面的理論研究內(nèi)容。對(duì)于流體介質(zhì)則采用熟知的水介質(zhì)，不作為本文的重點(diǎn)研究內(nèi)容。依據(jù)文獻(xiàn)［1］中給出基于納維-斯托克斯微分方程(N-S方程)數(shù)值解的彎管流量計(jì)理論模型可以研究任何影響項(xiàng)的內(nèi)容，因此給出本文重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容的表達(dá)式由(1)、(2)給出
式中α為流量系數(shù)，它既引入了彎管流量計(jì)本體結(jié)構(gòu)內(nèi)容也包含了有關(guān)安裝使用的內(nèi)容
其中，ν為平均流速;Re為雷諾數(shù);Ma為馬赫數(shù);R/D為彎管彎徑比; (D1，，D2)為前后直管段管徑; (L，，L2)為前后直管長度; (λ1，λ2)表示外側(cè)取壓孔位置; (λ3，λ4)表示內(nèi)側(cè)取壓孔位置;Δ為管道內(nèi)壁粗糙度;β為彎管流量計(jì)的安裝偏轉(zhuǎn)角度。
通過確定上式所有參數(shù)并且求解N-S方程就可以得到如下基本理論研究結(jié)果
1、彎徑比R/D的變化對(duì)于彎管流量計(jì)測量準(zhǔn)確度的影響是顯著的通過帶入不同的彎徑比數(shù)值可以得到N-S方程的數(shù)值解α(Re)如下圖2所示
圖2給出的研究結(jié)果表明，表征彎管流量計(jì)的特征參數(shù)“彎徑比”對(duì)彎管流量計(jì)性能具有顯著影響，因此確定并且嚴(yán)格控制彎管流量計(jì)的彎徑比參數(shù)是研制高精度彎管流量計(jì)產(chǎn)品的重要控制指標(biāo)內(nèi)容，也是實(shí)現(xiàn)彎管流量計(jì)如同其它差壓式流量計(jì)建立干標(biāo)定檢定規(guī)程的重要內(nèi)容.
2、差壓壓力測量孔準(zhǔn)確位置的確定對(duì)于彎管流量計(jì)的測量準(zhǔn)確度也具有特別重要的影響為分析彎管流量計(jì)差壓壓力測量孔位置對(duì)準(zhǔn)確度的影響，通過進(jìn)行N-S方程數(shù)值計(jì)算和對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其影響也是不可忽視的。圖3同時(shí)給出了對(duì)應(yīng)彎管流量計(jì)內(nèi)外側(cè)母線壓力分布的理論計(jì)算曲線和實(shí)驗(yàn)測定的壓力值.
由圖3可知，隨取壓角度位置變化，內(nèi)、外側(cè)母線壓力產(chǎn)生較大變化，對(duì)于彎管流量計(jì)45°常規(guī)取壓結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)45度附近壓力梯度變化更大。因此準(zhǔn)確確定彎管流量計(jì)內(nèi)外側(cè)壓力測量孔的位置對(duì)于高精度產(chǎn)品的研制和批量生產(chǎn)也具有特別重要的意義。
3、直管段管徑D1，D2與彎管流量計(jì)管徑D產(chǎn)生偏差的影響彎管流量計(jì)的應(yīng)用過程也和所有流量計(jì)遇到的情況一樣，經(jīng)常是直接采用了既有工藝系統(tǒng)的工藝管道作為彎管流量計(jì)的直管段，因此直管段的管徑D1，D2與彎管流量計(jì)管徑D產(chǎn)生偏差是經(jīng)常存在的。圖4給出了根據(jù)直管段管徑偏差求解N-S方程得到的流量系數(shù)α與管徑比D1/D的影響關(guān)系曲線
應(yīng)用現(xiàn)場的工藝管道與專門定制了管徑的流量計(jì)發(fā)生1%級(jí)別的偏差情況是經(jīng)常發(fā)生的，其根源在于作為與流量計(jì)連接使用的直管段通常采用既有工藝管道，而我國的工藝管道通常又是以管道外徑為名義尺寸生產(chǎn)制造的、并且其管道壁厚具有多個(gè)系列。這樣就導(dǎo)致不能確切知道直管段管徑與彎管流量計(jì)管徑偏差的大小和方向，產(chǎn)生的測量誤差往往就歸類為隨機(jī)誤差的范疇。因此對(duì)于高精度使用的彎管流量計(jì)必須如同使用噴嘴和孔板流量計(jì)一樣，對(duì)直管段管徑也要提出嚴(yán)格配套的要求。 |
