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压缩空气流量计的安装方式以及实验结果讨论

发布日期:2014-07-04 09:43:33  来源:  作者:  浏览次数:
【导读】:在工程实际应用中,压缩空气流量计通常有如图2所示的几种安装方式[10],其中(a)、(b)、(c)三种方式都属于水平安装;(d)则为压缩空气流量计的垂直安装。对不同的流体......

在工程实际应用中,压缩空气流量计通常有如图2所示的几种安装方式[10],其中(a)、(b)、(c)三种方式都属于水平安装;(d)则为压缩空气流量计的垂直安装。对不同的流体应采

用不同的安装方式。普通液体、气体、含水量液体的气体、低温气体和液体、含微量固体颗粒的液体和气体等可采用(a)、(c)、(d)方式安装;高温液体、高温气体、蒸汽可
采用(b)、(c)、(d)方式安装;湿饱和蒸汽可采用(a)、(c)、(d)方式安装;液-气(含微量气体)、液-固(含微量固体)和液-液两相流中,如果气、固相不超出可测量范围,建议首先采用(d)方式安装。
涡街流量计常用的安装方式
 
实验及结果讨论
1.1 实验装置与过程
实验装置结构如图3 所示,水稳压罐为管路提供恒定的水压,使实验时流量稳定,水流量的大小由调节阀来调节,流量范围为2~20 m3/h。电磁流量计作为标准流量表给出进入实验段的水的标准流量值,精度为0.5%。压缩空气流量计分别按照水平和垂直两种方式安装在实验管路中,它们都具有足够长的前、后直管段长度,并且其它安装条件都严格按照规定的要求。压缩空气流量计的信号通过示波器采集,采样频率选用1000 Hz,每组数据包含2500 点。
实验室系统图
 
1.2 实验结果与分析
分别对在水平和垂直两种安装方式时测得的涡街信号进行快速傅里叶变换(FFT),可以得到涡街频率值,图4给出了涡街频率与流量之间的关系。从图中可以看出,两者之间的差别很小。再分别对测得的涡街率与流量做零截距非常小二乘拟合,得到水平、垂直安装的压缩空气流量计仪表系数分别为2.5202 Hz/(m3/h)和2.5198 Hz/(m3/h),相对误差小于0.02%。可见,安装方式对压缩空气流量计的测量影响很小,可以忽略。
不同安装方式涡街频率与流量的关系
不同安装方式信号幅度与流量的关系
 
为了进一步研究压缩空气流量计安装方式的影响,本文还比较了在水平和垂直两种方式下的涡街信号的幅度。图5 给出了涡街信号幅度与流量之间的关系,可以看出信号幅度都与流量成近似二次方关系,在相同流量下,信号幅度基本上相等,这说明压缩空气流量计安装方式对其信号幅度影响很小,也即旋涡的能量(正比于幅度的平方)几乎不受影响。但是,仔细比较可以发现,压缩空气流量计水平安装时的信号幅度略大于垂直安装的情况,这里可定性地理解为,当压缩空气流量计垂直安装时部分旋涡能量因为克服重力而耗散,使得压缩空气流量计传感器感测到的涡街能量变少,从而造成两端的变形(直径增大)大于管屏中间的变形;在宽度方向上,中间钢管的变形(直径减小)大于两侧钢管的变形。这主要是由于在不同的焊接区域,焊缝的变形约束条件和散热情况不同所致。在管屏焊接的起始段,由于管屏温度较低,散热较好,但由于管屏端部变形约束较小,容易变形;当焊接至管屏中央时,即使温度上升,但变形受到前后管子的约束,不易产生变形;在管屏的尾部,温度高且散热条件差,变形约束小,非常易变形。图6 反映了在同一焊接规范下,由φ76×4 的管子和6×34 的扁钢组焊成的膜式壁管屏沿长度方向上的变形情况,直径变化率约为0.04%。在宽度方向上,具有相反的变形情况。
钢管截面变形及管屏沿长度方向的变形
 
虽然不同的焊接电源可以设定为不同的焊接规范,但在常规的控制中,对于同一把焊枪(焊接电源),从起弧到收弧(整个管屏的焊接过程中)的规范一般是固定的,从而引起管屏两端变形(轴向变形),在工程实践中,往往需要对管屏两端各切除200mm 左右,浪费了大量的材料。为减小焊接变形,在本控制系统中,将焊接过程的规范按图7 所示规律进行实时调控。
焊接规范时调整策略
 
起弧时温度较低,结合焊接变形情况,采用较小焊接功率,焊接至100 mm 处进入稳弧段,设回正常规范(焊接功率非常大),在终点前150 mm 处,由于散热条件差,温度上升较快,因此减小焊接功率(比起弧段还小)。在实际应用中,将数据以焊接规范和焊接长度对应的形式存储在控制系统中,焊接到对应长度时由控制系统下传到焊接电源中。
 

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