一种大口径流量计在线校准的方法

摘要

一种大口径流量计在线校准的方法，该方法有四大步骤：步骤一：标准流量计的选择；步骤二：旁路管道的设计；步骤三：标准表的安装；步骤四：方法性能评估。本发明基于标准表法的校准原理，采用精度较高的涡轮流量计作为标准表实现对大口径流量计的校准；基于涡轮流量计量程的考虑，在大口径流量计的上游或者下游引出一个旁路管道，在管道内安置标准流量计，然后当流体经过流量计时，记录标准流量计的流量数值，根据旁路管道流量的测量结果与总管道大口径流量计间的数理函数关系，实现对大口径流量计的校准。该方法构思新颖，校准精确，它在流量计检测技术领域里具有实用价值和广阔的应用前景。

主权项

1.一种大口径流量计在线校准的方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：步骤一：标准流量计的选择大口径流量计中，以电磁流量计的精度为最高，达0.2～0.5%，为满足精度校准的要求，采用精度为0.2%的涡轮流量计作为标准流量计实现对大口径流量计的在线校准；步骤二：旁路管道的设计画出总管道与旁路管道图，将涡轮流量计放置于旁路管道即支路的中间位置，Q₀表示A点与B点之间总管道的流量，L₀表示A点与B点之间总管道的长度，D₀表示总管道的管径，Q_x表示旁路管道的流量，L₁表示涡轮流量计上游管道的长度，L₃表示涡轮流量计下游管道的长度，D₁、D₃表示上游管道、下游管的管径，D₂表示涡轮流量计的公称通径，L₂表示涡轮流量计的安装管道长度；式（1）表示流体力学中总流能量方程，式中下标1、2代表断面A与B，z₁、z₂表示流体的位能，p₁、p₂表示断面A与B的压强，g表示重力加速度，一般取值9.8m/s²,ρ表示流体的密度，V₁、V₂表示流体在断面A与B处的平均流速，α₁、α₂表示动能修正系数，在流速分布均匀的情况下取值为0.1，h_w表示水头损失；由于各支路在分流点A与汇合点B之间的压强差是相同的，得式（2）即水头损失恒等式；$z_1+\frac{p_1}{\mathrm{g\rho }}+\frac{{\alpha }_1{V_1}^2}{2g}=z_2+\frac{p_2}{\mathrm{g\rho }}+\frac{{\alpha }_2{V_2}^2}{2g}+h_w---\left(1\right)$h_f1+h_f2+h_f3=h_f0    （2）将公式谢齐系数和曼宁公式代入式（2），其中λ为阻滞系数，n为粗糙系数，与管壁的凸起物、粗糙程度有关，假设旁路管道与总管道采用同一材料，则n值相同，得出关系表达式（3）$\frac{L_1{Q_x}^2}{{D_1}^{16/3}}+\frac{L_2{Q_x}^2}{{D_2}^{16/3}}+\frac{L_3{Q_x}^2}{{D_3}^{16/3}}=\frac{L_0{Q_0}^2}{{D_0}^{16/3}}---\left(3\right)$设定$\left\{\begin{array}{c}{L}_1=L_3=a{L}_2\\ D_1=D_3=b{D}_2\end{array}\right.,$式中a、b表示比例系数，代入式（3），得出：$(2\delta -\frac{2}{b^{16/3}})a=1-\delta ---\left(4\right)$其中若使旁路管道尺寸设计达到最小，即a和b的值最小，则应选取最大的δ值；为求得旁路管道的几何尺寸，综合考虑以下几点：（1）根据现场实际测试环境的不同，选取相应型号的涡轮流量计，获得涡轮流量计的公称通径的大小；（2）结合实际情况，a和b的值均应大于0；（3）涡轮流量计在安装使用时，要求上、下游侧应分别有与涡轮流量计相同公称通径的长度不少于20DN和5DN的直管段；将以上三个条件代入公式（4）中，即得出旁路管道的几何尺寸；步骤三：涡轮流量计的安装在确定涡轮流量计型号和旁路管道的尺寸后，将涡轮流量计安装至旁路管道内，安装过程中应保证流量计轴线应与管道轴线同心，流向一致，且确保管道内壁光滑清洁，无明显的凹痕、积垢和起皮缺陷，当流体中含有杂质时，应加装过滤器，保证涡轮流量计在使用过程中的测量精度；步骤四：方法性能评估在通过理论建模与仿真分析相结合的基础上，初步建立旁路管道流量和总管道流量间的函数关系，然后进行大量的实测工作，作好各项参数的统计和记录，通过实际测试的结果修正理论建立的模型，以确保该测试方法精度要求和实现对大口径流量计的在线校准。