变径整流器在流量测量中的应用

1、变径整流器在流量测量中的应用Changes the diameter rectifier's in flow measurement application 一、概述  传统的流体整流器经长期的研究与实践已趋于成熟，它一般采用阻隔体分隔流道来调整管道内的速度分布，以达到整流的目的；这一类整流器主要用于实验室和流量标定系统。但这种方法易引起污物堵塞和增加阻力损失，所以在工业管道上很少采用。涡街流量计由于其独特的性能，一直受到人们重视，并己到了广泛的应用，但仍有两个方面的问题困扰着人们，一是由于仪表上游管道阻流件的干扰，流场发生畸变，影响旋涡正常拨离。为了克服流场扰动，仪表前需要

2、配装较长直管道(一般为1540倍的工艺管内径的长度)，而在实际现场是很难满足的。二是，涡街流量计主要特点之一是量程宽，一般在10：1左右，应该说这样宽的测量范围应属比较优良的性能，但在实际工业应用中，最大流量远低于仪表的上限值，最小流量又往往会低于仪表的下限值，一些仪表经常工作在下限流量附近，造成仪表的计量准确度下降，这时信号较弱，仪表的抗干扰能力也下降。为了测量小流量，人们往往采用内腔形状为园台的传统变径管，经过缩径提高测量处的流速。使涡街流量计工作在正常流速范围内，但这种变径方式，结构尺寸大(一般长度为工艺管内径的35倍)，同时，由于流体流经变径管，在变径处产生大量旋转流团，增大局部阻力损

3、失，也使流场发生畸变。所以必须在变径管与仪表之间加装大于15倍工艺管内径长度的直管道进行整流，且增加了沿程阻力损失(如图1所示)，这种方法增加施工成本，也给加工、安装带来不便。 （图1）纵端面采用特殊形线的变径整流器(己申报国家专利)，具有整流，提高流速及改变流速分布的多重作用，其结构尺寸小，长度仅为工艺管内径的1/3，可以直接卡装在仪表的两端，不仅不需要另外附加直管道，而且可以降低仪表对上游直管道的要求。实验表明：仪表上游阻力件为一个平面内的两个90°弯头 在一般情况下，涡街流量计上游侧应加装大于20倍管道内径长度的直管道，而涡街流量计加装了变径整流器大大降低了对上游测直管道长度的

4、要求，其阻力远远小于传统的变径管。更主要的是，可使下限流速降为原来的1/3，量程比提高到15：1以上。 二、原理及分析  首先应该指出，传统的变径管可以经过缩径，并配以较小口径的流量计来达到测量小流量的目的，但是这种方法不可能扩大仪表的量程比，因为它并末改变管道的流速分布状态。我们知道，涡街流量计的理论及推导是基于在无穷大的均匀流场中得到的，而在实际封闭圆管中，却是非均匀流场，横断面的流速分布是一回转抛物面，虽然选择合理的柱型，使柱体两侧弓形面的流速分布均匀，但实际上，工艺管道上回转抛物面的流速分布的影响是客观存在的。实验表明在比较大的流量时，这个影响较小，或说这个影响在允许的范围内；但随着流量的下降，这个影响越来越大，从大量标定数据看，仪表常数总是随着流量的减小而增大。这说明取样点的流速与平均流速差异越来越大。采用了变径整流器后（见图2），由于缩经断面的流速在逐渐增大，在断面上各点流速的增加是不一样的，靠近中心流速增加小，而靠近喉径边沿处流速增加大。设整流器进口处压力为P1，平均流速为V1，某点上的速度不均匀度为U1，出口处压力为P2，平均流速为V2，通过进口处某点同一流线，在出口处的速度不均匀度为U2，沿该流线，由伯努利方程得： 由式（6）可见，收缩比对出口处流速均匀度的影响，即对于一定的进口速度不均匀度， 出口处的速度不均匀度将缩小n2倍。因此出口处流