噴嘴流量計非標準應用研究2

　　1 概述

　　由于噴嘴流量計具有耐高溫高壓、耐沖擊、使用壽命長等特點，在工業上仍然廣泛采用噴嘴流量計進行蒸汽流量測量。在實際使用過程中，很多情況下直管段長度難以滿足標準要求，這給測量準確度帶來較大影響。目前國內尚無公開文獻資料對該情況提供準確測量數據，本文針對噴嘴流量計前直管段6D開展了相關試驗和計算，取得了初步的成果。 2 測量分析

　　流量測量系統采用 ISA 1932 噴嘴流量計，管道尺寸為 219mm 7mm，節流裝置直徑比 為 0.678 773。實際使用時在噴嘴流量計前設有三通和蝶閥，系統連接如圖1所示。

　?。?）流量測量

　　根據 GB/T 2624-2006 要求，用噴嘴流量計測量充滿圓管的流體流量時，噴嘴流量計安裝在直管段的要求見表1。

　　當噴嘴流量計按照 GB/T 2624-2006 的直管段要求使用時，測量精度完全能夠滿足設計要求，并且有充分的試驗數據和標準保證。但當噴嘴流量計的直管段長度不能滿足 GB/T 2624-2006 規定的要求時，目前在流量測量領域還沒有試驗數據和相關標準可以參考，只能根據具體的安裝情況進行試驗和仿真計算。

　　由于標定條件的限制，噴嘴流量計的標定一般采用水流量標準裝置進行，這是因為噴嘴的流出系數C只與雷諾數有關，實測流出系數與理論流出系數的誤差大小直接反映噴嘴在實際工況時的測量精度。因此，只要雷諾數相同，不管用什么流體對節流裝置進行標定，標定結果都是相同的，這也是采用水流量標準裝置對蒸汽流量測量節流裝置進行標定的理論基礎。

　　式中 C噴嘴流出系數

　　節流裝置的直徑比（d/D） Kp雷諾數 D--管道內徑

　　v管道中流體的平均軸向速度 v流體的運動粘度

　　對于同樣的質量流量，蒸汽對應的雷諾數較水對應的雷諾數要大得多，因此水流量標準裝置無法完成蒸汽流量測量節流裝置在全量程范圍內的標定，而只對其低量程段進行標定，標定結果在高量程段適用。

　?。?）標定試驗

　　為了分析噴嘴在實際安裝條件下的測量精確度，對噴嘴進行了流量標定試驗，利用水流量標準裝置在最大范圍內對噴嘴的測量精度進行了標定，并得到了不同直管段長度下噴嘴的測量精度。標定試驗在上海儀器儀表自控系統檢驗測試所，根據 JJG640-1994 要求，利用水流量標準裝置對噴嘴進行了流量標定試驗。根據現場實際情況，將流量標定點設置為 500m?/h、460m /h、420m/h 和 380 m/h，試驗數據見表2。

　?。?）流場計算

　　對于水流量標準裝置無法標定的工況，通過建立數字化模型對管道內蒸汽流動的動量修正系數進行計算，分析高、低工況時蒸汽流場的分布，推導低工況時標定試驗所取得的測量精度在高工況時的有效性。

　　蒸汽管道內的流場計算采用流體力學分析計算軟件 Fluent。根據圖2 所示的蒸汽隔艙閥和噴嘴安裝情況，建立了基于 realizablek-epsilon 紊流模型對內置雙蝶閥管道內部蒸汽流動進行定常數值模擬。

　　805

　　_- X

　　合 285s[285

　　1.噴嘴 2. 三通 3. 蝶閥圖 2 流場計算數學模型

　　流場計算時管道內徑為 205mm（①2197）、蒸汽壓力為2.1MPa（表壓）的飽和蒸汽。流場計算完成了蒸汽流量分別為10t/h，24.9vh、58th 和83t/h時，直管段長度為1.2m 的蒸汽流場分布計算和流體動量修正系數計算。

　　蒸汽流量分別為10t/h、24.9t/h，58th和83t/h時，直管段1.2m處蒸汽流場分布如圖3所示。