相關產品推薦更多 >>
影響衛生（shēng）級電磁流量計響應速度的常見因素（sù）及處理結果分析
點擊次數：2021 發布時間：2021-01-01 12:06:28
摘要：分析影響衛生級電磁流量計（jì）響應速度的常見因素（sù），通過實驗測試研究分析（xī）了某型號電磁流量計（jì）在（zài）+23℃、-30℃和（hé）-40℃三種溫度θ下（xià），出（chū）口壓力p2分別在2.1kPa和30kPa時，流量變化分別從*1階梯突變到*5階梯時的響應速度。
響應（yīng）速度是電磁流（liú）量計性能指標之一，它對於滿足下遊用戶對（duì）燃氣的需求起著重要作用。通（tōng）常情況下（xià），電磁流量計的響應速度由以下幾個因素決定，溫度（dù）θ的高低，摩擦力F的大小，潤滑脂的黏度μ，以及下遊管道容積V的大小等。在我國北方寒冷的冬季，室外（wài）平均溫度在零下（xià）-10℃左右，局部地區達到零（líng）下-20℃、-30℃，這對於工（gōng）作在室外的電磁（cí）流量計是一（yī）個*大的挑戰。同時，天然氣在絕熱節流膨脹的傳輸過（guò）程中，由於焦耳-湯姆（mǔ）遜（xùn）效應，隨著（zhe）壓力降的增加，溫度會逐漸降低，這又會加（jiā）劇衛生級電磁流量計工作的惡劣環境。
1、影響衛生級電磁流量計響應速度的常見因素
影（yǐng）響電磁流量計響應的（de）因素主要從以下幾個方麵考慮：
1.1 從設計方麵，電磁流量計的響應速度主要（yào）取決於以下幾個因素
（1）係統摩擦力的（de）大小（xiǎo）；
（2）設計時係統平衡力是趨於開啟還是趨於關（guān）閉（bì）；
（3）阻尼器阻力大小；呼吸孔氣體交換的速度；
1.2 從燃氣傳輸係統方麵考慮，取決於下麵兩個因（yīn）素（sù）
（1）下遊管線體積越小，越不利於係統響應；
（2）氣體（tǐ）介質密度越大，其流動性（xìng）越差，係統響應也越慢。
1.3 從使用環境來看，有以下（xià）2個因素：
（1）電磁流量計工作的環境溫度
（2）工作介質的清潔程度
本文主要從衛生級（jí）電磁流量計使用的環境溫度方麵考慮，結（jié）合客戶在使（shǐ）用中遇到的實際問題，對電磁（cí）流量計在不同的溫度條件下進行測試、分析。圖（tú）1所示為北（běi）美客戶所使用某型號電磁流量計典型工作環境，由（yóu）於（yú）該產品工作在戶外，冬季夜間溫度可達到（dào）-30℃到-40℃，工作環境（jìng）*其（qí）惡劣。
2、實驗（yàn）室模（mó）擬測（cè）試
2.1 實驗內容
該測試主要（yào）利用實驗室測試條件，模擬客（kè）戶現場使用情況。其主要（yào）測（cè）試（shì）內容包括：測試電磁流量計在+23℃，-30℃和-40℃三種溫度下，電磁流量計出口壓力分別在2.1kPa和30kPa時，流量分別從*1階梯到*5階梯時的響應速度，客戶所提供的流量階梯如圖（tú）2所示。橫軸表示下遊球閥開啟動作時間，縱（zòng）軸表示衛生（shēng）級電（diàn）磁流量計下遊需要的流量q。
2.2 實驗裝置
衛生級電磁流量計響應測試裝置圖見圖3。實驗裝置主要由某型號電磁流（liú）量計，恒溫溫控箱，DN40壓力管道，三通，球閥，壓力變（biàn）送器，流量計和數據采集係（xì）統等組成，實驗（yàn）介質為（wéi）清潔的壓縮空氣。
其中被測電磁流量計是（shì）符合GB 27790-2011《城鎮電磁流量計（jì）》規定的“靜特性測試裝置”，穩壓精度可達（dá）AC5。
恒溫溫控箱（xiāng）：控（kòng）溫範圍（wéi）為-78℃-180℃，精度為+0.1℃。
壓（yā）力變送器：進口壓力端量程0-100Psi，出口（kǒu）壓力端0-250英寸水柱，精度均（jun1）為±0.025%。
流量計：采用精度為（wéi）±0.35%的質量流（liú）量計。
球（qiú）閥：響應速度為150ms
數據采集係統：NI Labview采集係統，數據采集頻率為50次/s。
2.3 實（shí）驗步驟
將某（mǒu）型號衛生（shēng）級電磁（cí）流量計安裝在如圖3所示的測試管線上分別將電磁流（liú）量計的出（chū）口壓力p2設定在2.1kPa和30kPa，其響應速度測試（shì）實驗步驟如下（xià）：
開啟1號（hào）球閥，同時關閉2，3，4號球閥（fá），使係統流量q維（wéi）持（chí）在8.5m3/h，將溫控箱溫度設定在-30℃，並維持24h，使電磁流量計（jì）所有（yǒu）零部（bù）件均達到相同溫度。
打開數據采集係（xì）統，並將采樣頻率設定在50次/s，采集時間（jiān）t為120s的數據。
打開2號球閥，使測（cè）試係統流（liú）量（liàng）q由（yóu）8.5m3/h增加（jiā）到51m3/h。
采集120s的數（shù）據。
同時打開3，4號球閥，使（shǐ）係統流量q由51m3/h增加到164m3/h。
采集120s的數據。
關閉4號球閥，使係統流量q由164m3/h降低至119m3/h。
采集120s的數據。
同時關閉2，3號球閥，使係統流量q 由119m3/h降低至（zhì）8.5m3/h。
采（cǎi）集120s的數據。
關閉數據（jù）采集（jí）係統。
將溫控箱溫度重新設定至-40℃，和+23℃，重複步驟a）到l）。
3、實（shí）驗數據處理及結果分析
3.1 實驗數據處理
通過實驗室的模擬測試，對於2.1kPa和30kPa出口設定壓（yā）力，分（fèn）別得到的6條曲（qǔ）線，3條不（bú）同溫度下的壓力曲線和3條不同溫度下的流量曲線，如圖4和圖5所示。在*120s、240s和360s時，由於流量突然增加，造成出口壓力（lì）瞬時降低。在*480s時，由於流量突然減小，造成出口壓力瞬時升高。圖中的橫軸（zhóu）表示球閥的動作響應時間（jiān），*一縱軸對應電磁流量計出口壓力p2，*二縱軸表示電磁流（liú）量計對應該出口壓力下（xià）流量q。
3.2 實驗結果分析
為了深入研究溫度及流量突變對衛生級電磁流量計響應速度的（de）影響趨勢，把每個流量突變點前後的出口壓力p2，流量q列表如表1所示。
從*1階（jiē）梯到*2階梯（tī），以及從*2階梯到（dào）*3階梯，下遊用戶需求量突然增大（dà），流量陡增（zēng），電磁流（liú）量計不能及時打開，造成出口壓力p2在流（liú）量陡增的瞬間下降，然後逐漸恢複平衡。相應的從*3階梯到（dào）*4階（jiē）梯，以及從*4階梯到*5階梯，下遊用戶需求量突然減小，流（liú）量陡降，衛生級電磁流量計不能及時關（guān）閉，造成出口壓力（lì）p2在流量陡降的瞬間突然升高，然後（hòu）逐漸恢複平衡。
為了更直觀嚴謹的對比每個階段響應速度的不（bú）同，對（duì）原始數據進行處理，得到如下表格（gé）2和表格3。將△p2%/△q%作為響應速度（dù）的直觀量化表達，若△p2%/△q%的值大，說明單（dān）位流量變（biàn）化照成的出口壓力變（biàn）化（huà）大（dà），即說明電磁流量計響應相對較慢，反之亦然。
4、結束語（yǔ）
在相同條件下，工作環境溫度越低（dī），電磁流量計（jì）響應速度越慢。在流量陡降瞬間（jiān），-40℃溫度條件下，電磁流量計的（de）響應速度（dù）*慢。
衛生級電磁流（liú）量計在流量陡降時（*3階梯到*4階（jiē）梯，*4階梯到*5階梯）比流量陡增（zēng）時（*1階梯到*2階梯，*2階梯到*3階梯）響應速度慢。即電磁流量計在關閉時的（de）響應速度比打開時的（de）響應速度慢。
在相同工（gōng）況下，電磁流量計出口壓力p2的設定值越低，其響應速度相對越慢。
響應（yīng）速度是電磁流（liú）量計性能指標之一，它對於滿足下遊用戶對（duì）燃氣的需求起著重要作用。通（tōng）常情況下（xià），電磁流量計的響應速度由以下幾個因素決定，溫度（dù）θ的高低，摩擦力F的大小，潤滑脂的黏度μ，以及下遊管道容積V的大小等。在我國北方寒冷的冬季，室外（wài）平均溫度在零下（xià）-10℃左右，局部地區達到零（líng）下-20℃、-30℃，這對於工（gōng）作在室外的電磁（cí）流量計是一（yī）個*大的挑戰。同時，天然氣在絕熱節流膨脹的傳輸過（guò）程中，由於焦耳-湯姆（mǔ）遜（xùn）效應，隨著（zhe）壓力降的增加，溫度會逐漸降低，這又會加（jiā）劇衛生級電磁流量計工作的惡劣環境。
1、影響衛生級電磁流量計響應速度的常見因素
影（yǐng）響電磁流量計響應的（de）因素主要從以下幾個方麵考慮：
1.1 從設計方麵，電磁流量計的響應速度主要（yào）取決於以下幾個因素
（1）係統摩擦力的（de）大小（xiǎo）；
（2）設計時係統平衡力是趨於開啟還是趨於關（guān）閉（bì）；
（3）阻尼器阻力大小；呼吸孔氣體交換的速度；
1.2 從燃氣傳輸係統方麵考慮，取決於下麵兩個因（yīn）素（sù）
（1）下遊管線體積越小，越不利於係統響應；
（2）氣體（tǐ）介質密度越大，其流動性（xìng）越差，係統響應也越慢。
1.3 從使用環境來看，有以下（xià）2個因素：
（1）電磁流量計工作的環境溫度
（2）工作介質的清潔程度
本文主要從衛生級（jí）電磁流量計使用的環境溫度方麵考慮，結（jié）合客戶在使（shǐ）用中遇到的實際問題，對電磁（cí）流量計在不同的溫度條件下進行測試、分析。圖（tú）1所示為北（běi）美客戶所使用某型號電磁流量計典型工作環境，由（yóu）於（yú）該產品工作在戶外，冬季夜間溫度可達到（dào）-30℃到-40℃，工作環境（jìng）*其（qí）惡劣。
2、實驗（yàn）室模（mó）擬測（cè）試
2.1 實驗內容
該測試主要（yào）利用實驗室測試條件，模擬客（kè）戶現場使用情況。其主要（yào）測（cè）試（shì）內容包括：測試電磁流量計在+23℃，-30℃和-40℃三種溫度下，電磁流量計出口壓力分別在2.1kPa和30kPa時，流量分別從*1階梯到*5階梯時的響應速度，客戶所提供的流量階梯如圖（tú）2所示。橫軸表示下遊球閥開啟動作時間，縱（zòng）軸表示衛生（shēng）級電（diàn）磁流量計下遊需要的流量q。
2.2 實驗裝置
衛生級電磁流量計響應測試裝置圖見圖3。實驗裝置主要由某型號電磁流（liú）量計，恒溫溫控箱，DN40壓力管道，三通，球閥，壓力變（biàn）送器，流量計和數據采集係（xì）統等組成，實驗（yàn）介質為（wéi）清潔的壓縮空氣。
其中被測電磁流量計是（shì）符合GB 27790-2011《城鎮電磁流量計（jì）》規定的“靜特性測試裝置”，穩壓精度可達（dá）AC5。
恒溫溫控箱（xiāng）：控（kòng）溫範圍（wéi）為-78℃-180℃，精度為+0.1℃。
壓（yā）力變送器：進口壓力端量程0-100Psi，出口（kǒu）壓力端0-250英寸水柱，精度均（jun1）為±0.025%。
流量計：采用精度為（wéi）±0.35%的質量流（liú）量計。
球（qiú）閥：響應速度為150ms
數據采集係統：NI Labview采集係統，數據采集頻率為50次/s。
2.3 實（shí）驗步驟
將某（mǒu）型號衛生（shēng）級電磁（cí）流量計安裝在如圖3所示的測試管線上分別將電磁流（liú）量計的出（chū）口壓力p2設定在2.1kPa和30kPa，其響應速度測試（shì）實驗步驟如下（xià）：
開啟1號（hào）球閥，同時關閉2，3，4號球閥（fá），使係統流量q維（wéi）持（chí）在8.5m3/h，將溫控箱溫度設定在-30℃，並維持24h，使電磁流量計（jì）所有（yǒu）零部（bù）件均達到相同溫度。
打開數據采集係（xì）統，並將采樣頻率設定在50次/s，采集時間（jiān）t為120s的數據。
打開2號球閥，使測（cè）試係統流（liú）量（liàng）q由（yóu）8.5m3/h增加（jiā）到51m3/h。
采集120s的數（shù）據。
同時打開3，4號球閥，使（shǐ）係統流量q由51m3/h增加到164m3/h。
采集120s的數據。
關閉4號球閥，使係統流量q由164m3/h降低至119m3/h。
采集120s的數據。
同時關閉2，3號球閥，使係統流量q 由119m3/h降低至（zhì）8.5m3/h。
采（cǎi）集120s的數據。
關閉數據（jù）采集（jí）係統。
將溫控箱溫度重新設定至-40℃，和+23℃，重複步驟a）到l）。
3、實（shí）驗數據處理及結果分析
3.1 實驗數據處理
通過實驗室的模擬測試，對於2.1kPa和30kPa出口設定壓（yā）力，分（fèn）別得到的6條曲（qǔ）線，3條不（bú）同溫度下的壓力曲線和3條不同溫度下的流量曲線，如圖4和圖5所示。在*120s、240s和360s時，由於流量突然增加，造成出口壓力（lì）瞬時降低。在*480s時，由於流量突然減小，造成出口壓力瞬時升高。圖中的橫軸（zhóu）表示球閥的動作響應時間（jiān），*一縱軸對應電磁流量計出口壓力p2，*二縱軸表示電磁流（liú）量計對應該出口壓力下（xià）流量q。
3.2 實驗結果分析
為了深入研究溫度及流量突變對衛生級電磁流量計響應速度的（de）影響趨勢，把每個流量突變點前後的出口壓力p2，流量q列表如表1所示。
從*1階（jiē）梯到*2階梯（tī），以及從*2階梯到（dào）*3階梯，下遊用戶需求量突然增大（dà），流量陡增（zēng），電磁流（liú）量計不能及時打開，造成出口壓力p2在流（liú）量陡增的瞬間下降，然後逐漸恢複平衡。相應的從*3階梯到（dào）*4階（jiē）梯，以及從*4階梯到*5階梯，下遊用戶需求量突然減小，流（liú）量陡降，衛生級電磁流量計不能及時關（guān）閉，造成出口壓力（lì）p2在流量陡降的瞬間突然升高，然後（hòu）逐漸恢複平衡。
為了更直觀嚴謹的對比每個階段響應速度的不（bú）同，對（duì）原始數據進行處理，得到如下表格（gé）2和表格3。將△p2%/△q%作為響應速度（dù）的直觀量化表達，若△p2%/△q%的值大，說明單（dān）位流量變（biàn）化照成的出口壓力變（biàn）化（huà）大（dà），即說明電磁流量計響應相對較慢，反之亦然。
4、結束語（yǔ）
在相同條件下，工作環境溫度越低（dī），電磁流量計（jì）響應速度越慢。在流量陡降瞬間（jiān），-40℃溫度條件下，電磁流量計的（de）響應速度（dù）*慢。
衛生級電磁流（liú）量計在流量陡降時（*3階梯到*4階（jiē）梯，*4階梯到*5階梯）比流量陡增（zēng）時（*1階梯到*2階梯，*2階梯到*3階梯）響應速度慢。即電磁流量計在關閉時的（de）響應速度比打開時的（de）響應速度慢。
在相同工（gōng）況下，電磁流量計出口壓力p2的設定值越低，其響應速度相對越慢。