超声波流量计在设计时, 一般要求被测流体在流量计测量截面流型保持轴对称分布, 并且不存在垂直于轴线方向的速度分量, 这实际就是要求流场需达到充分发展的直管流动。为了降低流场非理想情况对计量的影响程度, 大部分流量计生产厂家都给出建议的前后直管段最短长度。
安装在管道中流动调整器可以调整速度分布以减少所需直管段的长度。流动调整器有管束状整流器、多孔板流动调整器等。由于流动调整器类型繁多, 不同类型的流动调整器对流速分布的改变效果是不同的, 安装流量计时需要向厂家咨询。为考察流动调整器对流量计的影响程度, 选用某公司的产品进行了测试, 配备19 管束流动调整器, 前后直管段为前10 D , 后5 D 。
在试验中首先选取一个流量点, 在温度、压力基本不变的情况下, 对流量计在安装流动调整器的情况下进行检定。然后取下流动调整器, 重新调节流量、温度和压力达到要求的范围后再进行检定。对检定得到的流量计数据进行处理后, 在安装流动调整器的情况下, 流量计系数为0.994 3 , 重复性为0.04 %;在不安装流动调整器的情况下,流量计系数为0.994 6 , 重复性为0.07 %。
根据实验结果分析, 流动调整器对超声波流量计的性能有重要的影响, 在实际使用过程中推荐安装流动调整器。需要注意的是在不同管道的配置情况下, 流动调整器对流动状态的影响无法被完全评价。因此, 在选择流动调整器时需要根据现场实际情况, 咨询流量计制造厂家的意见。
超声波流量计的上、下游管线的形状, 阀门、泵、连接不对中、凸入的垫片、焊接毛刺或其他障碍物, 都可能引起液体旋涡和流速的不均匀分布,从而影响流量计的性能。
在安装超声波流量计时应当保证前后直管段与能产生旋涡或不均匀流速分布的泵、弯头、阀门和其他管件之间具有足够的距离, 法兰和垫片内部要对中, 垫片不得伸入液流中。由于在流量计操作过程中, 不可避免地涉及到流量调整的情况, 为了尽量减少阀门的开度对流量计计量性能的影响, 流量调节阀建议安装到流量计的下游。
为检验恶劣流态下流量计性能, 分别用50 %开度蝶阀加10 D 管径的上游配置和标准整流器加10D 管径上游配置, 对DN 150 超声波流量计进行测试。
由测试结果可以看出, 只要上游直管段长度满足10 D 要求, 两种管线配置下的测试误差均未超过±0.15 %, 在流量大于200 m3/h 时, 流量计系数变化较小。
为了考察安装对流量计的影响, 在流量计安装时故意将一张垫片伸入到管道中, 偏心程度达到10 mm 左右, 进行检定试验, 并将结果与正常安装垫片的结果相比较。
需要注意的是, 不合理的安装条件对流量计所造成的影响是一个十分复杂问题, 其中涉及到许多领域, 本实验仅局限于垫片的安装方式, 仅能在一定范围内对安装条件的影响进行说明。
