(高清版)GBT 25922-2023 封闭管道中流体流量的测量 用安装在充满流体的圆形截面管道中的涡街流量计测量流量

封闭管道中流体流量的测量f国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会1 Ⅲ 1 1 13.1本文件专用术语 2 3 3 4 44.2下角标 5 5 55.2分离旋涡检测/敏感元件 65.3斯特罗哈尔数 6 7 7 8 8 8 87.2压力损失和空化 97.3旋涡流和未充分发展的流动剖面 9 97.5振动 9 8.2安装位置 8.3安装管道要求 9操作 9.1工作条件 9.2投运程序 9.3校准偏移 Ⅱ 10.2压力-温度条件 10.3影响性能的因素 附录A(资料性)周期波动及其对校准的影响 附录B(资料性)有关蒸汽的特别注意事项 B.1蒸汽的类型 B.2蒸汽的测量 16 B.4应用 B.5蒸汽管道的潜在风险 Ⅲ V特意放置在流量计流道中的障碍物(称为阻流体)上分离旋涡。物理学自然法则证明旋涡分离频率(f)与流体的流速有关，因而与管道中流体的体积流量(qv)有关。积旋涡分离现象已成为流体流量测量的公认基础。涡街流量计用来测量从低温液体到蒸汽和高压气1封闭管道中流体流量的测量用安装在充满流体的圆形截面管道中的涡街流量计测量流量cabularyofmetrology—BasicanISO4006和ISO/IECGuide99:2007(JCGM200:2012)界定的以及下列术语和定义适用于本 23.1本文件专用术语测量期内，流量计输出的脉冲数与流过流量计的相应流体总体积之比。注1:K系数的变化能够表示为管道雷诺数或者特定热力学条件下流量的函数。通常使用平均K系数，即注3:见图1。32图1典型的K系数曲线线性度linearity指定的管道雷诺数或流量范围内K系数(3.1.1)的一致性。注2:见图1。出现闪蒸后，压力恢复到高于蒸气压力且蒸气泡破裂(压破)的现象。蒸气泡的形成。33.2与封闭管道中流体流量测量有关的术语压力损失pressureloss由于管道中存在一次装置而产生的不可恢复的压降。斯特罗哈尔数Strouhalnumber表示特性尺寸l的系统产生的旋涡分离频率f与流体流速v之间关系的无量纲参数，其定义为：f——旋涡分离频率，单位为赫兹(Hz);l——发生流动的系统的特征长度，单位为米(m);v——流体流速，单位为米每秒(m/s)。雷诺数Reynoldsnumber表示管道中惯性力与黏性力之比的无量纲数，其定义为：U——指定区域内的平均轴向流体流速，单位为米每秒(m/s);l——发生流动的系统的特征长度，单位为米(m);v——流体的运动黏度，单位为平方米每秒(m²/s)。3.3有关计量学的术语系统测量误差systematicmeasurementerror;systematicerrorofmeasurement系统误差systematicerror在重复测量中保持不变或按可预见方式变化的测量误差的分量。测量不确定度measurementuncertainty;uncertaintyofmeasurement不确定度uncertainty根据所使用的信息，表征赋予被测量的量值的离散性的非负参数。4GB/T25922—2023/ISO4符号和下角标4.1符号下列符号适用于本文件。A无量纲DLmfKlLmN无量纲 n无量纲p压力总压降工况温度下的液体蒸气压力累积质量流量M无量纲 无量纲TθKt无量纲Uva0-¹8无量纲μ绝对黏度(动力黏度)5VPσTst旋涡分离的平均周期Ts注：基础量纲符号：M:质量，L:长度，T:时间，θ:温说明bmVid下游6图2冯·卡门涡街原理示意图5.2分离旋涡检测/敏感元件敏感元件用于检测分离的旋涡，即把与旋涡有关的压力或流速变化转换成电信号。旋涡分离敏感元件技术在不断地变化，通常都基于力、压力或速度。5.3斯特罗哈尔数斯特罗哈尔数Sr描述了旋涡分离频率f、阻流体的特性尺寸L和流量计内的平均流速U之间的关系，如式(1)所示：斯特罗哈尔数在很大雷诺数范围内保持基本恒定。这表明斯特罗哈尔数与流体的密度、压力、黏度和其他物理参数无关。因此，流体流速与旋涡分离的频率，即旋涡脉冲频率成正比[见式(2)]:U=5f (2)式中：而工况条件下体积流量qv,即体积流量，由式(3)给出： (3)A考虑了管道及流量计配置影响的等效流通面积。涡街流量计的K系数由式(4)、式(5)给出： (4)因此： (5)为获得质量流量[见式(6)]或标准条件下的体积流量[见式(7)],即标准体积流量，必须知道工况温度和压力条件下流体的密度p。7GB/T25922—2023/ISO (6) (7)指定时间间隔内流过流量计的流体总量由式(8)、式(9)和式(10)给出： (8) (9) (10)N——该时间间隔内旋涡分离的总数，即旋涡脉冲的总数。6流量计描述6.1物理组成涡街流量计由测量管(有时称一次装置)和输出装置(有时称二次装置)两部分组成。6.1.1测量管测量管是管道系统的组成部分，由流量计表体、阻流体和敏感元件组成。流量计表体通常有两种型式：采用螺栓直接与管道法兰连接的法兰式，利用螺栓夹持在相邻管道法兰间的无法兰夹装式。在许多情况下，一台尺寸正确的涡街流量计应比管道口径略小(见7.1),有些制造商会提供缩小表体内径的流量计。在这种情况下，制造商应提供缩小内径流量计的安装和压力补偿指南。阻流体是安装在流量计表体横截面上的结构件，其形状、尺寸以及与流量计表体横截面上流通面积的比值都会影响K系数的线性度。理想的阻流体形状目前尚无明确规定。图2所示的阻流体为正方形，但并不表示正方形是推荐或实用的形状。敏感元件用于检测分离释放的旋涡。敏感元件的安装位置和原理在不同的涡街流量计制造商之间有所不同。集成温度和压力敏感元件有些制造商将温度和/或压力敏感元件集成在流量计的表体中，用于计算推导输出(如质量流量、能6.1.2仪表输出仪表输出可有以下一种或几种：897.2压力损失和空化pp——永久压力损失(仅用于本式),单位为帕(Pa);制造商应依据永久压力损失为避免空化提供指导。空化会导致流量读数由于旋涡分离现象是基于旋涡脱离阻流体的稳定性，任何导致流体特性变化的条件都会影Pd,min=C₁·△p+C₂·pvap (12)pp——工况温度下液体的蒸气压力，单位为帕(Pa);7.3旋涡流和未充分发展的流动剖面涡街流量计对速度剖面异常和旋涡流敏感。流量计宜按制造商的7.4流动稳定性7.5振动 这些测量宜在尽可能接近于流量测量的位置，且公称通径与涡街流量计循制造商对这些测量的理想位置的相关说明(位置示意图见图3)。很大，建议针对不同类型的流体(如气体、液体、蒸汽),查阅具体的产品安装说明中有关装置方位的测量液体流量时，流体应充满管道。把流量计安装在流动方向朝上的垂如果流体是可凝结气体(例如蒸汽),则涡街流量计的预期测量能力在湿蒸汽中可能会发生显著变9操作度。超出工作条件范围运行可能会增加不确定度，或者可能会对涡街流量计造成损害。流量计口径的涡街流量计宜按照制造商的建议进行维护，并考虑到与特定应用程序或产品相关的任何附加的维在规定的雷诺数范围和相关的流量测量不确定度内，涡街流量计能测量流经测量管的流体的实际影响流量计的K系数。宜向制造商咨询修正系数。(资料性)旋涡分离的频率具有一定程度的频率和幅度自然调节。这种调节通常称为波动、周期波动或频率波动。导致旋涡分离波动的原因是流量测量过程中，在紊流状态下运行的不时间以后，不稳定流动的平均测量值有相当高的重复性。本资料性附录论述了一种应该采用的计算方通过确定若干脉冲的周期可得出一个平均周期(r)和平均周期的标准偏差(o)。如果周期测量数平均周期的95%置信度的随机效应引起的不确定度(与随机误差相关的不确定度分量)计算见t——置信度95%的学生氏t分布系数，自由度为(n-1)(对于30次或以上的测量：t=2.0);一旦σ确定，按式(A.2)计算脉冲的数量N,以便按预定的不确定度δ%确定流量：确定校准所需的体积，需要估计K系数(对于一种特定的设计，K系数的一致性通常至少在±5%V=N/K此体积可用于计算校准设备的尺寸，或确定校准所需的时间。由于K系数与涡街流量GB/T25922—2023/有关蒸汽的特别注意事项流动蒸汽的状态是由压力、温度和能量决定的。流量计很少在固定的过程设计工作条件下工作。干饱和蒸汽线极其狭窄；流量计不是在湿蒸汽区域就是在过热蒸汽区域，经常在3个状态之间(见图B.1)连续流转。蒸汽干度、密度、质量流量和有用的蒸汽能量取决于蒸汽的状态，而蒸汽的状态则取决于蒸汽分配系统入口条件和流量计上游安装条件(如阀门、弯头和管道条件)的影响。T.P为常数饱和水蒸汽焓注：水能以液体、湿蒸汽(液体和蒸汽以不同的干燥度分数X共存),干饱和蒸汽(100%干燥度分数)和过热蒸汽的图B.1蒸汽的类型——水的莫利尔图(T-h型)湿蒸汽是液体和蒸汽的混合物，其比例用湿蒸汽干燥度表示，有时称蒸汽品质。在流动系统中，干燥度是湿蒸汽的质量流量分量，如果将其分离出来，与饱和蒸汽质量和饱和液体质量的组合总量相比，将只包含饱和蒸汽。压力、温度和干燥度共同确定了湿蒸汽的状态及其所含的能量(干燥度越高，蒸汽的能量越高)。饱和蒸汽，有时也称干饱和蒸汽，是处于湿蒸汽和过热蒸汽之间极窄相线上的纯水蒸气。由于汽化潜热含量高，在过程应用中被认为是最有用的。吸收额外的热量会使其温度升高，转变成过热蒸汽。在B.2蒸汽的测量B.2.3干饱和蒸汽与干饱和蒸汽相比较，湿蒸汽会引起涡街流量计的体积、质量和能量读数虚高。如果已知干燥在流量计周围进行适当隔热以保持测量条件。隔热材料不宜覆盖电子装置。B.3.7条件变化B.4应用B.4.3锅炉运营商锅炉运营商对维护锅炉能效和向用户收费较为关注。从锅炉出来的蒸汽接近饱和蒸汽状态，锅炉B.4.4蒸汽的使用蒸汽的用户测量蒸汽用量和设备(例如换热器)的性能。如果会发生过热器(例如蒸馏塔)和直接加热注汽的潮湿条件下测量干燥度，以及在B.4.5收费向用户收费和计算能效要求流量计量的准确度高。流量控制对测量重复性的要求要高于测量准B.5.1高温——当蒸汽进入管道内滞留的水中时(例如在启动过程中),蒸汽泡的瞬间破裂导致凝结水形成——当高速蒸汽在管道内产生凝结水波并以蒸汽速度推向流量计、阀门和弯头时，形成段塞流B.5.3蒸汽锤B.5.4腐蚀B.5.5轴向和离轴振动在锅炉启动过程中以及在启动条件下压力达到峰值时，安装涡街流量计的管道会发生轴向和离轴[1]ISO4185Measurementofliquidflowinclosedconduits—Weighin[2]ISO5168Measurementoffluidflow—Proceduresf