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衛生級純水流量計在測量管道流體（tǐ）脈動流時的特性規律
點（diǎn）擊（jī）次數：2038 發布時間：2021-09-04 02:25:32
1.1脈動流（liú）的產生（shēng）
脈動（dòng）常見於工業管流，它多由旋轉式或往複式（shì）壓氣機、鼓風（fēng）機和泵產生。有脈動輸出的泵（如隔膜泵、活塞泵、電磁泵（bèng）、蠕動泵等）出口的液體狀（zhuàng）態，由於泵是（shì）周期性工作，出口流量是呈脈衝狀（zhuàng）。管道（dào）中流體的共（gòng）振和流量控製設備的周期振蕩，例如控製閥的振蕩，也是（shì）脈動的主要起因。流（liú）體在以較高（gāo）的流速流過t型接（jiē）頭中的直線管段時，常會引發三通中的*三隻口內流（liú）體脈動。脈動一旦形成就會在流體中傳播，不但可向脈動源的下遊傳播，也可向其上遊傳播。脈動經一段距離的傳（chuán）播常因壓縮作（zuò）用而強度減弱。
所謂脈動流是指流體在測量區（qū）域的流速是時間的函數（shù）,但（dàn）在一個足夠（gòu）長的（de）時間段（duàn）內有一個恒定的平均值。脈動流的存在（zài）會導致流量計出現計量誤差（chà）,甚至不（bú）能正常工作。如何校正（zhèng）或減少脈動對流量測量特性的影響,是（shì）流量測量（liàng）中（zhōng）比較重要的課題（tí）。本文對衛生（shēng）級純水流量計在脈動流中的特性進行了研究（jiū）。利用渦輪流（liú）量傳感器的數學模（mó）型,求出了（le）在正弦脈動流作（zuò）用下的角加（jiā）速度與脈動頻率及振（zhèn）幅的理論關係式（shì）,通過對（duì）不同脈（mò）動頻率和振幅（fú）下衛生級純水流量計誤差的編程計算,總結（jié）並驗證了脈動流對衛生級純水流量計誤差的影響規律。
1.2、脈動對衛生級純水流（liú）量計流量測量的影響
對於有固定周期的脈動流，可用周期來描述其脈動出現的頻繁程度。一個（gè）周期有的可能要數小時，有的可能隻需幾秒鍾。周期長、幅值（zhí）較小的脈動（dòng），一般說來各種（zhǒng）流量計都能（néng）跟蹤這種變化，同時保持它們（men）參比條件下的準確度。
周期短（duǎn）、幅值較大的脈動（dòng），對除容積（jī）式流量計之外的絕大多數種類流量計都有較顯（xiǎn）著影響，出現較大誤差。
2. 1、誤差方程及其計算
應用機翼理（lǐ）論來分析作用在渦輪轉子上的驅動力矩和阻力矩,可得到其運動方程:
式中, J為葉片轉動慣量, θ為葉片與軸線（xiàn）之間的夾角, r 為渦輪葉（yè）片的平均半徑, A為管道流道（dào）麵積,ρ為流體密度（dù）,ω為渦輪（lún）的旋轉角速度, Q為通過管道的流量。
若把脈動（dòng）流表示為（wéi）Q= asin2πfp t ,經分析整理,可得出渦（wō）輪旋轉加速度與脈動流各參數的關係:其中, c為穩態時的（de）ω值。此（cǐ）時其顯示誤差可用下式表（biǎo）示: E= ω/c- 1對（duì）特定的衛生級純水流量計和不同的脈動流,可編程計算出( 2)式在脈（mò）動周期內各離散點（diǎn）所對應（yīng）的ω( t ) , 據此可計（jì）算出衛生級純水流量計顯示（shì）誤差E,並畫出相應曲線。
2. 2 結果與分析
經過計算分（fèn）析,發現（xiàn）導致衛生級純水流量計產生誤差的（de）主（zhǔ）要因素是脈動流的振（zhèn）幅和頻率,通過（guò）對多幅圖形的比較,發現有如下規律:
1)從曲線分布的象限來看,脈動流導致衛（wèi）生級純水流量計出現一個正誤差。當流體存在脈動時,在加速流體中,葉片（piàn）的轉動慣量能引起轉子速度（dù）變慢,落後於定常流時的轉速; 在減速流體中,葉片（piàn）的轉（zhuǎn）動慣量能導（dǎo）致轉子速度加快,超過定（dìng）常流時的轉速。由於加速時的（de）影（yǐng）響（xiǎng）比減速時的影響小得多,因此,脈動流存在時流量計顯（xiǎn）示的平均流速遠大於平均流量,出現正誤差,此誤差有時*大（dà）可（kě）達（dá）50%。
2)當脈動頻率fP小於渦輪轉子（zǐ）的角頻率ω時,衛生（shēng）級純水（shuǐ）流（liú）量計類似輸入脈衝,測量結果（guǒ）接近真值,脈動流所引起的誤差很小。當脈動（dòng）頻率fP 大於（yú）渦輪（lún）轉子的角頻率ω時,響應失真,會引起較大誤（wù）差,且隨著頻率（lǜ）的增（zēng）大,誤差隨著增大,*終趨於穩定（dìng）(如圖1,圖2)。
3)當脈動（dòng）頻率（lǜ）大（dà）於渦輪（lún）轉子的角（jiǎo）加速度時,頻率脈動振幅的變化能引起衛生級純水（shuǐ）流量計的測量誤差產生大的改變,此誤差隨著脈動（dòng）振幅的增（zēng）大而升（shēng）高,*大可達50% ,但*終趨於穩定(如圖3,圖（tú）4, a 為脈動振幅（fú）與穩態（tài）振幅之比)。
3、結論
從以上（shàng）分析計算可知,脈動流使衛生級純水流量（liàng）計產生一個正的係統誤差,該誤差受脈動頻率（lǜ）和振幅的影響。當脈動頻率小於角（jiǎo）加速度時,其誤差（chà）可（kě）認為為零; 當脈動振幅小（xiǎo）於某一（yī）振幅值時,其誤差亦可認為不影響衛生級純水流量計的精度。脈動流對衛生級純（chún）水流（liú）量計測量精確（què）度的影響存在*限值（zhí）
衛（wèi）生級純水流量計在測（cè）量管（guǎn）道流體脈（mò）動流時的特性規律 純水流量（liàng）計投入使用時的注意（yì）事項及常見故障（zhàng）排（pái）除 影響純水流量計使用測量精度的因素有（yǒu）哪些 測量純水流量計在現場使（shǐ）用中常（cháng）見的（de）問題及解決辦法 純水流量計在選用安裝過程中的注意事項（xiàng）及故障（zhàng）處理 純水流量計傳感器（qì）檢測原理及權函數仿真與分析 超（chāo）純水流量計的概述與在人機界麵的（de）應用 測量純水用什麽流量計 帶遠傳純水（shuǐ）流量計,純水水流量計 工業純水流量計,純水流（liú）量計價格 衛生級純水流量計,機械純水（shuǐ）流量計 超純水流量計,測量純水流量計 測量純水用什麽流量計,超純水流量計 純（chún）水流量計的組成結構與（yǔ）工作原理 純水（shuǐ）流量計如何正確選型 純水流量計表頭上麵的數（shù）字怎麽看 純水流量表如何正確接線（xiàn）圖解（jiě）
脈動（dòng）常見於工業管流，它多由旋轉式或往複式（shì）壓氣機、鼓風（fēng）機和泵產生。有脈動輸出的泵（如隔膜泵、活塞泵、電磁泵（bèng）、蠕動泵等）出口的液體狀（zhuàng）態，由於泵是（shì）周期性工作，出口流量是呈脈衝狀（zhuàng）。管道（dào）中流體的共（gòng）振和流量控製設備的周期振蕩，例如控製閥的振蕩，也是（shì）脈動的主要起因。流（liú）體在以較高（gāo）的流速流過t型接（jiē）頭中的直線管段時，常會引發三通中的*三隻口內流（liú）體脈動。脈動一旦形成就會在流體中傳播，不但可向脈動源的下遊傳播，也可向其上遊傳播。脈動經一段距離的傳（chuán）播常因壓縮作（zuò）用而強度減弱。
所謂脈動流是指流體在測量區（qū）域的流速是時間的函數（shù）,但（dàn）在一個足夠（gòu）長的（de）時間段（duàn）內有一個恒定的平均值。脈動流的存在（zài）會導致流量計出現計量誤差（chà）,甚至不（bú）能正常工作。如何校正（zhèng）或減少脈動對流量測量特性的影響,是（shì）流量測量（liàng）中（zhōng）比較重要的課題（tí）。本文對衛生（shēng）級純水流量計在脈動流中的特性進行了研究（jiū）。利用渦輪流（liú）量傳感器的數學模（mó）型,求出了（le）在正弦脈動流作（zuò）用下的角加（jiā）速度與脈動頻率及振（zhèn）幅的理論關係式（shì）,通過對（duì）不同脈（mò）動頻率和振幅（fú）下衛生級純水流量計誤差的編程計算,總結（jié）並驗證了脈動流對衛生級純水流量計誤差的影響規律。
1.2、脈動對衛生級純水流（liú）量計流量測量的影響
對於有固定周期的脈動流，可用周期來描述其脈動出現的頻繁程度。一個（gè）周期有的可能要數小時，有的可能隻需幾秒鍾。周期長、幅值（zhí）較小的脈動（dòng），一般說來各種（zhǒng）流量計都能（néng）跟蹤這種變化，同時保持它們（men）參比條件下的準確度。
周期短（duǎn）、幅值較大的脈動（dòng），對除容積（jī）式流量計之外的絕大多數種類流量計都有較顯（xiǎn）著影響，出現較大誤差。
2. 1、誤差方程及其計算
應用機翼理（lǐ）論來分析作用在渦輪轉子上的驅動力矩和阻力矩,可得到其運動方程:
式中, J為葉片轉動慣量, θ為葉片與軸線（xiàn）之間的夾角, r 為渦輪葉（yè）片的平均半徑, A為管道流道（dào）麵積,ρ為流體密度（dù）,ω為渦輪（lún）的旋轉角速度, Q為通過管道的流量。
若把脈動（dòng）流表示為（wéi）Q= asin2πfp t ,經分析整理,可得出渦（wō）輪旋轉加速度與脈動流各參數的關係:其中, c為穩態時的（de）ω值。此（cǐ）時其顯示誤差可用下式表（biǎo）示: E= ω/c- 1對（duì）特定的衛生級純水流量計和不同的脈動流,可編程計算出( 2)式在脈（mò）動周期內各離散點（diǎn）所對應（yīng）的ω( t ) , 據此可計（jì）算出衛生級純水流量計顯示（shì）誤差E,並畫出相應曲線。
2. 2 結果與分析
經過計算分（fèn）析,發現（xiàn）導致衛生級純水流量計產生誤差的（de）主（zhǔ）要因素是脈動流的振（zhèn）幅和頻率,通過（guò）對多幅圖形的比較,發現有如下規律:
1)從曲線分布的象限來看,脈動流導致衛（wèi）生級純水流量計出現一個正誤差。當流體存在脈動時,在加速流體中,葉片（piàn）的轉動慣量能引起轉子速度（dù）變慢,落後於定常流時的轉速; 在減速流體中,葉片（piàn）的轉（zhuǎn）動慣量能導（dǎo）致轉子速度加快,超過定（dìng）常流時的轉速。由於加速時的（de）影（yǐng）響（xiǎng）比減速時的影響小得多,因此,脈動流存在時流量計顯（xiǎn）示的平均流速遠大於平均流量,出現正誤差,此誤差有時*大（dà）可（kě）達（dá）50%。
2)當脈動頻率fP小於渦輪轉子（zǐ）的角頻率ω時,衛生（shēng）級純水（shuǐ）流（liú）量計類似輸入脈衝,測量結果（guǒ）接近真值,脈動流所引起的誤差很小。當脈動（dòng）頻率fP 大於（yú）渦輪（lún）轉子的角頻率ω時,響應失真,會引起較大誤（wù）差,且隨著頻率（lǜ）的增（zēng）大,誤差隨著增大,*終趨於穩定（dìng）(如圖1,圖2)。
3)當脈動（dòng）頻率（lǜ）大（dà）於渦輪（lún）轉子的角（jiǎo）加速度時,頻率脈動振幅的變化能引起衛生級純水（shuǐ）流量計的測量誤差產生大的改變,此誤差隨著脈動（dòng）振幅的增（zēng）大而升（shēng）高,*大可達50% ,但*終趨於穩定(如圖3,圖（tú）4, a 為脈動振幅（fú）與穩態（tài）振幅之比)。
3、結論
從以上（shàng）分析計算可知,脈動流使衛生級純水流量（liàng）計產生一個正的係統誤差,該誤差受脈動頻率（lǜ）和振幅的影響。當脈動頻率小於角（jiǎo）加速度時,其誤差（chà）可（kě）認為為零; 當脈動振幅小（xiǎo）於某一（yī）振幅值時,其誤差亦可認為不影響衛生級純水流量計的精度。脈動流對衛生級純（chún）水流（liú）量計測量精確（què）度的影響存在*限值（zhí）
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