渦輪流量計(jì)不同安裝條件的性能實(shí)驗(yàn)
本章主要介紹渦輪流量計(jì)不同安裝條件的實(shí)驗(yàn)裝置與軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)，并建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)，為后續(xù)章節(jié)中更加清晰準(zhǔn)確地分析總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律與影響程度提供了理論支持。
1、管道上常見阻流件：
從上一章的渦輪流量計(jì)在海上石油平臺(tái)安裝環(huán)境的3D模型截圖與海上石油平臺(tái)工藝流程P&ID圖紙中可以看出，管道上常見的阻流件主要有不同角度的彎頭、不同口徑的縮徑、各類閥門、三通、轉(zhuǎn)接頭、旁通管線與坡度管等。隨著平臺(tái)上渦輪流量計(jì)所處工藝流程的不同，管網(wǎng)規(guī)劃中流量計(jì)所處的前后直管段長度也不同，前后各種阻流件的組合形式也不同，渦輪流量計(jì)的測量精度被影響程度也有大有小。
2、實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)：
2.2、實(shí)驗(yàn)流程裝置：
為了分析不同安裝條件對渦輪流量計(jì)測量精度的影響，首先需要設(shè)計(jì)并構(gòu)建一套科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)裝置，在此實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行不同安裝條件下的實(shí)流實(shí)驗(yàn)研究，通過科學(xué)合理的分析方法對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)歸納，從而得出所需要的總結(jié)結(jié)論。
渦輪流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖3-1所示。其中包括一個(gè)4”渦輪流量計(jì)（被檢表）、一個(gè)4”電磁流量計(jì)（標(biāo)準(zhǔn)表）、六種不同類型阻流件、不同長度的前后直管段、水泵、水塔、閥門、實(shí)驗(yàn)操作儀器（電腦）以及一些配件等等。
（1）被檢表4”渦輪流量計(jì) 精度等級(jí)：0.5級(jí)，***大工作壓力：2.5 MPa，流量范圍：10~200 m3/h。
（2）標(biāo)準(zhǔn)表4”電磁流量計(jì) 精度等級(jí)：0.2級(jí)，儀表系數(shù)1.138，電源：85~265V AC，功耗：20W。 
圖 3-1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
3、實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)：
圖 3-2 實(shí)驗(yàn)程序流程圖
（2）軟件界面：
首先登陸實(shí)驗(yàn)控制面板界面，選擇4”的標(biāo)準(zhǔn)表管道，打開管線上的閥門。然后開始實(shí)驗(yàn)，改變閥門的不同開度來實(shí)現(xiàn)流量大小的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)不同流量點(diǎn)的測量。實(shí)驗(yàn)界面示意圖如圖3-3所示。***后實(shí)驗(yàn)完成后保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，后臺(tái)軟件會(huì)自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)表，報(bào)表中會(huì)體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所獲取的重要參數(shù)。 
圖 3-3 控制面板示意圖
（一）實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作。
（1）用水泵將水池中的水全部打到高位水塔中，水塔通過溢流來保持水壓的恒定。
（2）更換渦輪流量計(jì)前后直管段長度或流量計(jì)上游阻流件形式，檢查實(shí)驗(yàn)裝置管道連接處是否密封完全，開啟管線上所有閥門，打開水泵，觀察管線接口是否有泄露情況等等。
（二）開始實(shí)驗(yàn)。
（1）打開軟件程序，進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)界面，選擇4”管道，確認(rèn)后進(jìn)入到控制面板，開啟管道上所有自控閥門；
（2）通過改變調(diào)節(jié)閥開度，實(shí)現(xiàn)對流量點(diǎn)為15 m3/h、20 m3/h、45 m3/h、70 m3/h、95 m3/h、120 m3/h、145 m3/h、170 m3/h、195 m3/h由小到大依次進(jìn)行測量；
（3）每一個(gè)流量點(diǎn)至少檢定三次，每次測量時(shí)間為30秒，在測量過程中，
（4）整個(gè)流量范圍測量完畢后，保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便于在接下來的工作中詳細(xì)地對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理；
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行管道吹掃工作，確保下次試驗(yàn)時(shí)管道內(nèi)無存留雜質(zhì)。
5、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)：
為了科學(xué)合理地分析實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)，需要對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行量化指標(biāo)的計(jì)算。為此本文建立了渦輪流量計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)：儀表系數(shù)、線性度、平均儀表系數(shù)相對誤差以及不確定度[1][4][5][19]。 （1）儀表系數(shù)K
公式（3-1）中：i=1,2,3,4,5,6,7為流量實(shí)驗(yàn)點(diǎn)個(gè)數(shù)。j=1,2,3為每個(gè)流量實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的測量次數(shù)。ijK —第i個(gè)流量點(diǎn)第j次測量得到的渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)。F —渦輪流量計(jì)輸出的信號(hào)脈沖頻率。vijq —第i個(gè)流量點(diǎn)第j次測量得到的渦輪流量計(jì)的體積流量。 每個(gè)流量實(shí)驗(yàn)點(diǎn)上的儀表系數(shù)： ???3131jijiKK
（3-2） 則整個(gè)流量范圍內(nèi)的平均儀表系數(shù)： )]min()[max(21ii??KKK （3-3） 儀表系數(shù)直接反映了被檢流量計(jì)測量性能的高低。
（2）平均儀表系數(shù)相對誤差Δ K Δ 100%K KKK?? ?基基 （3-4） 公式（3-4）中： K —整個(gè)流量范圍內(nèi)的平均儀表系數(shù)。 K基—基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的整個(gè)流量范圍內(nèi)的平均儀表系數(shù)。
平均儀表系數(shù)相對誤差反映了被檢流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)表之間的性能差距，間接反映了被檢流量計(jì)測量性能的高低。
（3）線性度δ(%) %100minmaxminmax???iiiiKKKK —? （3-5） 公式（3-5）中：imaxK —整個(gè)流量范圍內(nèi)儀表系數(shù)***大值。iminK —整個(gè)流量范圍內(nèi)儀表系數(shù)***小值。 線性度數(shù)值越小，表明被檢流量計(jì)線性特性越好，流量計(jì)傳感器與變送器的
性能越高。 （4）不確定度? 第 i 個(gè)流量點(diǎn)上的不確定度： ????312ij)(211jiKKK? （3-6） 流量計(jì)不確定度： max)(i?? ? i?3,2,1 „„ （3-7） 不確定度越小，表明被檢流量計(jì)測量得到的數(shù)據(jù)越可靠，質(zhì)量真實(shí)，越接近實(shí)際測量結(jié)果，越不失真。 
本章小結(jié)：
本章主要介紹了實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)思路與操作流程，利用實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)流實(shí)驗(yàn)，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析建立了科學(xué)合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，為后續(xù)不同安裝條件下具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和變化規(guī)律總結(jié)奠定了理論基礎(chǔ)。
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