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对气体涡轮流量计扰动试验的分析

2020年03月01日

对气体涡轮流量计扰动试验的分析

1.引言

国内气体涡轮流量计起步较晚，而欧洲生产涡轮流量计的历史悠久，技术成熟，产品性能稳定，在国际上的很多领域都得到了燃气用户的广泛认可。欧洲生产的气体涡轮流量计主要采用的设计标准为prEN 12261，此标准也是国际上应用最广泛的标准之一。按照此标准要求，应对产品进行扰动试验。该试验有助于进一步验证产品性能，使设计人员能更好地了解产品，积累经验，更好地指导实践。

2.试验简介

在大气压力条件下，借助于标准表法气体流量标准装置（以下简称标准装置），对于丹东东发集团有限公司生产的系列涡轮流量计，选择DN50、DN100两种口径的流量计做扰动试验，即分别测试流量计低、高水平的无扰动与扰动条件下的指示误差，并进行比对、分析。

3.扰动类型

3.1 低水平扰动：由于管路元件引起的扰动，如弯管、T形管、渐缩管和渐扩管截面。

3.2 高水平扰动：由整流器和节流装置引起的扰动。

4 试验装置

4.1 装置结构

参见prEN 12261欧洲标准，设计了低、高水平的扰动试验装置，具体结构参如图1所示。
气体涡轮试用装置

4.1.1 低水平扰动试验装置

如图1(a)、（b）所示，低水平扰动试验装置沿气体流向依次包括入口直管段、前直角弯管、后直角弯管、渐缩管、表前直管段，并且两个直角弯管不在同一个平面，各法兰之间密封连接。

4.1.2 高水平扰动试验装置

高水平扰动试验装置与低水平扰动试验装置总体管路结构相同，不同的是，高水平扰动试验装置在低水平扰动试验装置结构中的两个直角弯管之间加了半圆形开口结构的垫片，即使该处的流通面积为该处管路横截面积的一半，开口位于（沿气体流动方向）第1 个弯管的外侧半径处，如图1（b）、（c）所示。

4.2 装置尺寸

按照prEN 12261欧洲标准的要求，确定了装置中各个部件的尺寸，如表1所示。

表1 DN50、DN100气体涡轮流量计扰动试验装置尺寸

公称直径	入口直管段（mm）		前、后直角弯管（mm）	渐缩管（mm）
公称直径	直径（DN1）	长度（A）	直径（DN1）	小径（DN1）	大径（DN2）	长度（B）
DN50	40	20 0	40	40	50	75
DN100	80	400	80	80	100	150

5 试验及数据分析

5.1 试验方法

5.1.1 无扰动误差测试

用标准装置测试流量计在0. 2 5 Q max、0.4 Q max、0.7Qmax、Qmax、流量点的指示误差，记录数据。

5.1.2 低水平扰动试验误差

在与 5.1 .1相同的测试条件下，分别将 DN 50 、 DN100流量计的低水平扰动试验装置按图1位置关系连接于对应口径流量计的入口端，再与标准装置连接好，保证各连接处密封无泄漏的前提下，分别测试表前直管长度尺寸C（参见图1）不同（2倍、3倍公称直径）时，5.1.1所述各流量点的示值误差(%)，记录数据。

5.1.3 高水平扰动试验误差

在与5.1.1、5.1.2相同的测试条件下，在图1所示装置的件2与件3之间按图示位置关系安装半圆形开口的刚性垫片，分别测试表前直管长度尺寸C不同时，5.1.1 所述流量点的示值误差(%)，记录数据。

5.2 试验结果

将5.1.1、5.1.2、5.1.3各次试验汇总，结果如表2、

表3所示。

表2 DN50气体涡轮流量计扰动试验记录

流量（m3/h）		100	70	40	25
无扰动		0.51	0.30	0.09	- 0.05
低水平扰动	C=100	0.42	0.16	- 0.12	- 0.27
低水平扰动	C=150	0.47	0.17	- 0.04	- 0.18
高水平扰动	C=200	0.75	0.37	0.16	0.01
高水平扰动	C=30 0	0.66	0.33	0.11	0.01

注：C为流量计表前直管段长度，参见图1。

表3 DN100气体涡轮流量计扰动试验记录

流量（m3/h）		400	280	160	100
无扰动		0.54	0.48	0.4 4	0.34
低水平	C=100	0.26	0.21	0.24	0.16
低水平	C=150	0.33	0.30	0.30	0.26
高水平	C=20 0	0.93	0.59	0.52	0.54
高水平	C=300	0.80	0.55	0.48	0.35

注：C为流量计表前直管段长度，参见图1。

为便于分析试验结果，将表2数据绘制成曲线，如图2所示。
气体涡轮流量计扰动曲线

5.3 结论

根据5.2的结果可以总结出如下结论：

（1）低水平扰动使流量计曲线向负方向移动；高水平扰动使流量计曲线向正方向移动；

（2）随着流量计表前直管段的加长，流量计高、低水平扰动的曲线基本上是逐渐接近无扰动的曲线；

（3）流量计前直管段越长，表前管道横截面内的流速越均匀，因此，越接近无扰动的曲线形状。

6 结束语

扰动试验可以验证气体涡轮流量计抗干扰性能的好坏，在给定安装条件下，扰动和非扰动条件下误差相差越大，表的抗干扰性能就越差，寿命就会越短。按照prEN 12261的要求，在0.25Qmax~Qmax间，扰动和非扰动条件下的误差变化应小于基本误差限的1/3。气体涡轮流量计在试验流量范围内的误差限为±1%，当入口直管段长2DN（DN公称直径）时，扰动试验前后的误差变化即符合规定的要求。因此，该类流量计在安装使用时，无论管道内流体的流动类型如何，只要入口直管段的长度达到2DN 就可以了。如果流量计扰动和非扰动条件下误差变化大于基本误差限的1/3 ，应通过试验确定合适的安装方式，如增加表前入口直管的长度或使用流量整流器，直到误差变化量达到要求为止。制造商同时记录满足该要求的管路配置和/或元件，并根据用户管道实际情况指导用户正确安装使用，以达到延长使用寿命的目的。