明渠（qú）分體式汙水流量計（jì）安裝中如何有效減少彎管對測量的影響

1、撰文背景
我們知道，幾乎所有（yǒu）的流量計在安裝（zhuāng）時（shí）都（dōu）必（bì）須注意到管道直管段的要求，以及彎管對於測量（liàng）精（jīng）度的影響。因為（wéi）當流體流經彎管之後（hòu），下遊會（huì）產生流速分布的畸變。如果兩個鄰近相鄰的不同平麵的彎管，不僅流速分布畸（jī）變外還有產生漩（xuán）渦。這些現象要影響裝在下遊的大部分類型流量儀表(除容積式等少數類型（xíng）外（wài）)的測量值，因此通常要求在流量儀表（biǎo）安裝點之前有一（yī）定長度直管段，改善進入（rù）儀表的流動狀況。明渠分體（tǐ）式汙水流量計受彎管影響較小，直管長度要（yào）求也遠（yuǎn）低（dī）於節流差壓式、渦街式等其他流量儀表。但是因（yīn）為明渠分體式汙水流量計對（duì）於測量值的（de）精度要求較（jiào）高，對於外部安裝情況的變化，可能（néng）對於測（cè）量值也會產生較大的影響（xiǎng），因此有效地改（gǎi）善彎管對於測（cè）量影響具有很重要意義。
為了降低彎管對於測量流體的影響（xiǎng），除了增加儀表前直管段之外，用戶還可以從（cóng）安裝方式上設法降低影響的方法。文獻曾報道電磁流量傳感（gǎn）器電*軸線與鄰近彎管平麵成45°傾斜安（ān）裝可以減少彎管影響（xiǎng）。日本（běn）工（gōng）業標準B7554“解說部分”列有電*軸線與彎管平麵垂直、平行、成45°三種安裝方式，在不同長度直管下的測量誤（wù）差（chà）範圍（wéi），也說明這一效（xiào）果。
2000年上海（hǎi）原（yuán）水公司擬在（zài）已建成的某泵站加裝DN2200明渠（qú）分體式汙水（shuǐ）流量計，但彎管下遊（yóu）安裝位置的前直管（guǎn）長（zhǎng）度明顯不（bú）符合規定中5D10D(D為管徑（jìng），下同)的要求，此時，影響測量誤差有多大呢?由於受條件限製無法在現場用經典的測量方法(如流速計流速麵積法)作比對試驗，以估計彎（wān）管影（yǐng）響附（fù）加誤差值。並且使用（yòng）方必須在訂購之前（qián）就要知道附加誤差（chà）估（gū）計值，以決定設計方案。筆者按相（xiàng）似原理以較小口徑明渠（qú）分體式汙（wū）水流量計在實驗室模擬現場條件作試驗。試驗證明45°安裝可減小彎管影響，並求得該個案安裝條（tiáo）件下（xià）傳統安裝方式的影響（xiǎng）值。
2、彎管下遊流（liú）速分布影響
流體流過彎（wān）管由於離心力作用，靠外壁產生擴散效應，內壁產生收縮效應，由此產生橫向流動的二次流，引起（qǐ）下遊產生（shēng）速度分布畸變，如圖1所示。圖1中，右邊垂直剖麵彎管外緣流速較快，水平剖麵呈（chéng）雙峰（fēng）值流速分布（bù）。隨著液流離開彎管距（jù）離增加，畸（jī）變會趨於緩和。
當前絕大部分電磁（cí）流量傳感器是非均勻磁場分布結構設計。非均勻磁場理論認為包含電*的測量管橫截平麵區域內，各微小液體體積元切割磁力線對電*間信號“所起作用”各異，因此不是（shì）均勻地而是按“所起作用（yòng）”非均勻地設計各（gè）點（diǎn）磁場強度，使在理想條件（jiàn）下流速（sù）分布畸變（biàn）不會影響流量測量值（zhí）。然（rán）而實際儀（yí）表還是受到一些影響。
圖2所示是日本工業標準（zhǔn）所附彎管下遊三種安裝方（fāng）式不同直管長度的誤差範圍。

3、實驗實流
實驗是在上海（hǎi）光華（huá）·愛（ài）而（ér）美特儀器有限公司稱重法水流（liú）量標準裝置上進行。裝置的不確定度為0 011%，試（shì）驗儀表是DN100的IFM4080K型，按現場幾何尺寸比例（lì）縮（suō）小設置管道，如（rú）圖3所示夾裝到流量標準裝置上校驗。試驗結果如圖4所示。圖中“正常安裝”即按（àn）前（qián）置直管（guǎn）段長度大於等於10D，後置直（zhí）管（guǎn）段長度大於等於5D安裝，其試（shì）驗數（shù）據即為參比值。明渠分體式汙水（shuǐ）流量計滿度流量為150m3/h，實驗流速範圍0 325 3m/s，共做了（le）5個流量點。

圖3　安裝尺寸和電*位置

圖4　各種安裝誤差

4、結論
1)在本試驗安裝條件下，流量傳感器電（diàn）*軸在A=90°位置時*大誤差為-1 2%，A=0°位（wèi）置時為+1 6%，A=45°位置時為0 5%;與正常安裝條件即參比值（zhí）相比，*大附加誤差在A=90°時為-1 2%，A=0°時為+1 65%，A=45°時為+0 65%。
2)實驗證明電*軸線45°安裝比傳統水平安裝（zhuāng）(A=0°)受彎管流動擾動影響（xiǎng）有很大改善。
3)明渠分體（tǐ）式汙水流（liú）量計的傳感器在彎管下遊即使有足夠（gòu）長(5D)的直（zhí）管段，亦應按“45°安裝”，作為減小彎管撓流影響（xiǎng），降低附加誤差的措施。

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