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聯系我們 壓縮空氣流量計量目前的流量計，還是用一體化溫度壓力雙補償壓縮空氣流量計，下面分析下壓縮空氣流量計量管道振動對流量計的影響
1、試驗裝置
圖1為氣體流量管道振動試驗裝置結構圖。為避免氣體壓力波動, 1先將大氣中的空氣壓縮打入2中,經3冷卻除濕后, 得到的純凈氣體先后流經4、5、7、10后, 通向大氣。流量校準采用標準表法, 即由標準渦輪流量計測得的流量、表前壓力以及被測壓縮空氣流量計的表前壓力, 即可換算得到被測壓縮空氣流量計常壓下的體積流量(管路中氣體溫度變化很小忽略不計)。研究對象10選用國內普遍使用的應力式壓縮空氣流量計, 內徑為50 mm, 流量范圍36 m3 /h～ 320 m3 /h;標準表渦輪流量計精度為1%, 內徑50 mm, 流量范圍5 m3 /h～ 100m3 /h;壓力變送器精度均為2‰。
圖1 氣體流量管道振動試驗裝置結構圖
1.空壓機 2.穩壓罐 3.冷干機 4.總閥 5.氣動調節閥6、9.壓力變送器 7.渦輪流量計(標準表) 8.軟管 10.壓縮空氣流量計 11.振動臺 12.測振儀管道振動試驗設備由11、12組成, 實物見圖2。11為激振設備由振動臺體和控制器組成, 具有調頻(1 Hz～ 400 Hz)、定加速度(<20 g)/振幅、輸出正弦類波形等功能, 從而使不同加速度和頻率下的振動試驗得以實現。12為測振設備采用壓電式加速度傳感器準確測量壓縮空氣流量計所在處管道振動狀態。由于振動臺為單自由度,僅能產生垂直方向(圖1中Y方向)管道振動, 為了實現水平方向(X方向)管道振動, 將壓縮空氣流量計旋轉90°水平安裝[如圖2(b)] , 此時, 振動臺再工作時其振動方向相對于壓縮空氣流量計即實現了如圖1所示的X方向。當管道振動時為避免對標準表產生影響, 在壓縮空氣流量計上游2.5 m(50D)處加裝軟管消除機械振動。
整套試驗裝置由計算機系統實時控制處理, 對氣動調節閥采用PID調節確保流量穩定, 對渦街、渦輪流量計以及壓力變送器的輸出信號均由計算機系統進行采集及數據分析。
2、試驗結果與分析
在圖1試驗裝置上, 流量35 m3 /h～ 145 m3 /h(裝置所能達到的常壓下的zui大流量)內, 分別在未施加和施加振動、施加不同振動加速度、頻率、方向的情況下, 對壓縮空氣流量計進行了管道振動試驗, 對試驗結果予以分析。
2.1 未施加管道振動的試驗
在無管道振動情況下, 對壓縮空氣流量計進行了5點實流試驗, 數據如表1。每個流量點每次檢定時間為30 s, 重復性、平均儀表系數和線性度均按照速度式流量計檢定規程中的公式計算。試驗研究的應力式壓縮空氣流量計精度為1級。
2.2 不同管道振動加速度的試驗
為考察應力式壓縮空氣流量計對管道振動加速度的抗振性能, 在垂直振動方向、振動頻率為100 Hz、振動加速度0.05 g～ 1 g情況下, 進行了流量試驗。將得到的5組試驗數據, 繪制出相應的儀表系數隨流量變化曲線如圖3所示。可見, 當施加管道振動后, 壓縮空氣流量計儀表系數隨流量及振動加速度的不同變化很大。為了與無管道振動時作比較, 圖4給出了不同振動加速度下的儀表系數相對于無管道振動時平均儀表系數的誤差曲線。
由圖4可知, 一方面, 同一振動加速度下不同流量點對壓縮空氣流量計測量影響的程度不同。小流量時受管道振動影響劇烈, 輸出脈沖即為管道振動頻率, 如圖335 m3 /h處儀表系數集中在一點。隨著流量增加, 壓縮空氣流量計受管道振動影響根據振動加速度的不同可分為三種:(1)管道振動加速度為0.05 g、0.1 g、0.2 g時, 儀表系數誤差隨流量增加而減小直至為零;(2)管道振動加速度為0.5 g時, 儀表系數誤差隨流量增加先變大后減小但未減至零;(3)管道振動加速度為1 g時, 儀表系數誤差隨流量增加而變大zui后趨于平穩。出現上述現象的原因在于, 應力式壓縮空氣流量計是利用壓電探頭對交替地作用在其上的升力的檢測、獲得渦街頻率的,而升力與被測流體的密度和流速平方成正比。小流量時升力幅值小, 易受管道振動干擾、有用信號被淹沒,只能檢測到振動信號, 故儀表系數集中在一點。隨著流量增加, 升力幅值成平方倍增長, 而管道振動加速度不變即振動幅值不變, 故壓電探頭檢測到的混合信號中渦街有用信號逐漸顯露出來。當管道振動加速度為第(1)種情況時, 渦街信號幅值隨流量增加而迅速增強, zui終抑制振動信號使儀表系數誤差減小至零;當管道振動加速度為第(2)種情況時, 由于振動信號幅值較強, 渦街信號隨流量增加雖然有大幅提升, 但仍無法*有效地抑制振動信號, 儀表系數誤差有減小但不能減至零;但當管道振動加速度為第(3)種情況時, 由于振動干擾幅值遠大于渦街信號幅值, 所以儀表系數誤差很大, 但是, 渦街信號幅值隨流量增加成平方倍增長仍會對管道振動信號起到一定抑制作用, 所以儀表系數誤差zui后趨于平穩。
另一方面, 除流量下限外, 相同流量下壓縮空氣流量計儀表系數誤差隨振動加速度的增加而增大, 這是由于振動加速度的增加導致振動干擾幅值變大, 對壓縮空氣流量計信號輸出必然造成惡劣的影響。
按照前文擬定的管道抗振標準, 此應力式壓縮空氣流量計在管道振動頻率為100 Hz時, 垂直方向抗振加速度僅為0.05 g。
2.3 不同管道振動頻率的試驗
為了研究管道振動頻率變化對壓縮空氣流量計測量的影響, 將頻率分別調整為40 Hz、200 Hz后, 重新進行了2.2試驗, 得到了圖5所示不同振動加速度下儀表系數誤差變化曲線。
將圖4、5作對比發現, 無論管道振動頻率如何變化, 在同一振動加速度下, 儀表系數誤差隨流量變化的趨勢類似。但是, 當管道振動頻率變化時, 相同振動加速度下壓縮空氣流量計儀表系數誤差會隨管道振動頻率增大而減小。這是因為, 一方面壓縮空氣流量計信號處理電路中含有放大和低通濾波環節, 對40 Hz振動干擾無法濾除且有放大功能。另一方面, 由于壓縮空氣流量計輸出脈沖與流速成正比、檢測旋渦的升力與流速平方和被測流體的密度成正比, 所以在小流量時, 渦街流量傳感器信號頻率低且幅值小, 受低頻的管道振動干擾影響嚴重, 輸出脈沖誤差大;隨著流量增加, 渦街流量傳感器信號頻率變大且幅值增強, 受低頻的管道振動干擾影響減弱, 輸出脈沖也隨之誤差變小。
綜合圖4、5可知, 對于應力式壓縮空氣流量計來說, 垂直方向上的抗振性能均較差。當管道振動頻率為40Hz、100 Hz時, 抗管道振動加速度為0.05 g;當管道振動頻率為200 Hz時, 抗管道振動加速度為0.1 g。
2.4 不同管道振動方向的試驗
為了比較不同方向管道振動對壓縮空氣流量計測量的影響, 在水平方向管道振動條件下, 重新進行試驗, 得到了管道振動頻率分別為40 Hz、100 Hz、200 Hz, 振動加速度分別為0.05 g、0.1 g、0.2 g、0.5 g、1 g時, 渦街儀表系數誤差隨流量變化的曲線, 如圖6所示。通過水平方向管道振動與垂直方向試驗結果作比較, 發現兩種情況下, 管道振動頻率和振動加速度對儀表系數誤差的影響趨勢類似;但是, 水平方向較之垂直方向儀表系數誤差更小, 抗振性能更好。依據擬定的抗振標準, 將此應力式壓縮空氣流量計在不同振動方向上,抗管道振動性能小結如表2。
