1.在某些特定场合下孔板流量计已不能满足基本的测量要求,用户开始选用旋进旋涡流量计。
在天然气流量计量现场,往往都存在着一些特殊用户,主要表现为:瞬时流量较小或流量波动幅度较大。如果在这种情况下仍然使用传统的孔板流量计进行流量测量,那么就很有可能违背有关技术标准的规定。比如,要求"管道内的流量应该不随时间变化,或实际上只随时间有微小和缓慢的变化"对于采用法兰取压的孔板流量计又要求“ReD≥1260 2 D”等,一旦超越这些基本的使用条件,孔板流量计的测量准确性也就无从谈起;另外,在这种特殊情况下,对显示仪表的选配也是一件颇费周折的事情,如果匹配不当,那么指示或记录示值超差也就在所难免。
2.对生产管理成本的严格控制是现代企业生存发展的迫切要求。
如今,各个企业郡在经历着市场的严峻洗礼,生产成本就势必悠关企业的生死存亡,因此,在满足流量计基本要求的前提下,选用既能节省静态投资又能降低动态成本的新型计量仪表也就提上了有关决策者的议事日程。
流体力学控制方程和湍流模型
旋进旋涡流量计的流体动力特性可以用流体力学基本方程描述如下.
连续性方程与动量方程[13,14]:
流量计内部为湍流流动,需引入湍流模型.标准的k-ε湍流模型用于强旋流或带有弯曲壁面的流动时,会出现一定失真,因此本文选用RNGk-ε湍流模型.湍流模型和相关方程在文献[11]中有详细说明,感兴趣的读者可参考这篇文献.图4为流量计物理模型,计算区域总长度为447 mm,网格划分采用的是非结构化混合网格,在局部流动复杂部分对网格进行加密.网格数大约为80万.在旋进旋涡流量计的流通管道上设置五个压力检测截面1,2,3,4,5.截面1位于扩张段的中部,截面2位于扩张段上游5 mm处,截面3位于扩张段上游10 mm处,截面4扩张段上游15 mm处,截面5位于扩张段下游5 mm处.分别在每个截面距壁面6 mm处设置对称两点作为压力脉动信号采集点.
式中:f为单侧旋涡频率,Hz;St为斯特劳哈尔数,无量纲,数值大小与旋涡发生体形状和流体雷诺数有关;v为流体平均流速,m/s;d为圆柱体直径,m。
当流体雷诺数在2104~7106范围(这是仪表的正常工作范围)之内时,斯特劳哈尔数可视为常数,这时,旋涡产生的频率与流体平均流速成正比,测得频率f即可求得流体的体积流量。
旋涡频率的测量可采用热、电、声等多种方法,如热敏检测法、应力检测法、电容检测法、超声检测法等,这些方法是利用敏感元件把旋涡处的压力、流速或密度等参数的周期性变化转换为周期性的电信号,然后经放大等处理后得到方波脉冲,后由二次仪表显示、记录或累积。
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