造成彎管流量計系統(tǒng)誤差的根源主要來自三個方面。第一個方面來自流量計本體的結(jié)構(gòu)及精確度，第二個方面是來自對于測量流體介質(zhì)及其流動狀態(tài)了解和把握的認知程度，第三個方面是來自安裝使用的合理性。這里主要討論第一和第三個方面的偏于結(jié)構(gòu)和應(yīng)用方面的理論研究內(nèi)容。對于流體介質(zhì)則采用熟知的水介質(zhì)，不作為本文的重點研究內(nèi)容。依據(jù)文獻［1］中給出基于納維-斯托克斯微分方程(N-S方程)數(shù)值解的彎管流量計理論模型可以研究任何影響項的內(nèi)容，因此給出本文重點關(guān)注內(nèi)容的表達式由(1)、(2)給出
式中α為流量系數(shù)，它既引入了彎管流量計本體結(jié)構(gòu)內(nèi)容也包含了有關(guān)安裝使用的內(nèi)容
其中，ν為平均流速;Re為雷諾數(shù);Ma為馬赫數(shù);R/D為彎管彎徑比; (D1，，D2)為前后直管段管徑; (L，，L2)為前后直管長度; (λ1，λ2)表示外側(cè)取壓孔位置; (λ3，λ4)表示內(nèi)側(cè)取壓孔位置;Δ為管道內(nèi)壁粗糙度;β為彎管流量計的安裝偏轉(zhuǎn)角度。
通過確定上式所有參數(shù)并且求解N-S方程就可以得到如下基本理論研究結(jié)果
1、彎徑比R/D的變化對于彎管流量計測量準確度的影響是顯著的通過帶入不同的彎徑比數(shù)值可以得到N-S方程的數(shù)值解α(Re)如下圖2所示
圖2給出的研究結(jié)果表明，表征彎管流量計的特征參數(shù)“彎徑比”對彎管流量計性能具有顯著影響，因此確定并且嚴格控制彎管流量計的彎徑比參數(shù)是研制高精度彎管流量計產(chǎn)品的重要控制指標內(nèi)容，也是實現(xiàn)彎管流量計如同其它差壓式流量計建立干標定檢定規(guī)程的重要內(nèi)容.
2、差壓壓力測量孔準確位置的確定對于彎管流量計的測量準確度也具有特別重要的影響為分析彎管流量計差壓壓力測量孔位置對準確度的影響，通過進行N-S方程數(shù)值計算和對應(yīng)實驗發(fā)現(xiàn)其影響也是不可忽視的。圖3同時給出了對應(yīng)彎管流量計內(nèi)外側(cè)母線壓力分布的理論計算曲線和實驗測定的壓力值.
由圖3可知，隨取壓角度位置變化，內(nèi)、外側(cè)母線壓力產(chǎn)生較大變化，對于彎管流量計45°常規(guī)取壓結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)45度附近壓力梯度變化更大。因此準確確定彎管流量計內(nèi)外側(cè)壓力測量孔的位置對于高精度產(chǎn)品的研制和批量生產(chǎn)也具有特別重要的意義。
3、直管段管徑D1，D2與彎管流量計管徑D產(chǎn)生偏差的影響彎管流量計的應(yīng)用過程也和所有流量計遇到的情況一樣，經(jīng)常是直接采用了既有工藝系統(tǒng)的工藝管道作為彎管流量計的直管段，因此直管段的管徑D1，D2與彎管流量計管徑D產(chǎn)生偏差是經(jīng)常存在的。圖4給出了根據(jù)直管段管徑偏差求解N-S方程得到的流量系數(shù)α與管徑比D1/D的影響關(guān)系曲線
應(yīng)用現(xiàn)場的工藝管道與專門定制了管徑的流量計發(fā)生1%級別的偏差情況是經(jīng)常發(fā)生的，其根源在于作為與流量計連接使用的直管段通常采用既有工藝管道，而我國的工藝管道通常又是以管道外徑為名義尺寸生產(chǎn)制造的、并且其管道壁厚具有多個系列。這樣就導(dǎo)致不能確切知道直管段管徑與彎管流量計管徑偏差的大小和方向，產(chǎn)生的測量誤差往往就歸類為隨機誤差的范疇。因此對于高精度使用的彎管流量計必須如同使用噴嘴和孔板流量計一樣，對直管段管徑也要提出嚴格配套的要求。 |
