1 概述

　　由于噴嘴流量計具有耐高溫高壓、耐沖擊、使用壽命長等特點，在工業(yè)上仍然廣泛采用噴嘴流量計進行蒸汽流量測量。在實際使用過程中，很多情況下直管段長度難以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，這給測量準(zhǔn)確度帶來較大影響。目前國內(nèi)尚無公開文獻資料對該情況提供準(zhǔn)確測量數(shù)據(jù)，本文針對噴嘴流量計前直管段6D開展了相關(guān)試驗和計算，取得了初步的成果。 2 測量分析

　　流量測量系統(tǒng)采用 ISA 1932 噴嘴流量計，管道尺寸為 219mm 7mm，節(jié)流裝置直徑比 為 0.678 773。實際使用時在噴嘴流量計前設(shè)有三通和蝶閥，系統(tǒng)連接如圖1所示。

　　（1）流量測量

　　根據(jù) GB/T 2624-2006 要求，用噴嘴流量計測量充滿圓管的流體流量時，噴嘴流量計安裝在直管段的要求見表1。

　　當(dāng)噴嘴流量計按照 GB/T 2624-2006 的直管段要求使用時，測量精度完全能夠滿足設(shè)計要求，并且有充分的試驗數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)保證。但當(dāng)噴嘴流量計的直管段長度不能滿足 GB/T 2624-2006 規(guī)定的要求時，目前在流量測量領(lǐng)域還沒有試驗數(shù)據(jù)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以參考，只能根據(jù)具體的安裝情況進行試驗和仿真計算。

　　由于標(biāo)定條件的限制，噴嘴流量計的標(biāo)定一般采用水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進行，這是因為噴嘴的流出系數(shù)C只與雷諾數(shù)有關(guān)，實測流出系數(shù)與理論流出系數(shù)的誤差大小直接反映噴嘴在實際工況時的測量精度。因此，只要雷諾數(shù)相同，不管用什么流體對節(jié)流裝置進行標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果都是相同的，這也是采用水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對蒸汽流量測量節(jié)流裝置進行標(biāo)定的理論基礎(chǔ)。

　　式中 C噴嘴流出系數(shù)

　　節(jié)流裝置的直徑比（d/D） Kp雷諾數(shù) D--管道內(nèi)徑

　　v管道中流體的平均軸向速度 v流體的運動粘度

　　對于同樣的質(zhì)量流量，蒸汽對應(yīng)的雷諾數(shù)較水對應(yīng)的雷諾數(shù)要大得多，因此水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置無法完成蒸汽流量測量節(jié)流裝置在全量程范圍內(nèi)的標(biāo)定，而只對其低量程段進行標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果在高量程段適用。

　　（2）標(biāo)定試驗

　　為了分析噴嘴在實際安裝條件下的測量精確度，對噴嘴進行了流量標(biāo)定試驗，利用水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在最大范圍內(nèi)對噴嘴的測量精度進行了標(biāo)定，并得到了不同直管段長度下噴嘴的測量精度。標(biāo)定試驗在上海儀器儀表自控系統(tǒng)檢驗測試所，根據(jù) JJG640-1994 要求，利用水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對噴嘴進行了流量標(biāo)定試驗。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，將流量標(biāo)定點設(shè)置為 500m?/h、460m /h、420m/h 和 380 m/h，試驗數(shù)據(jù)見表2。

　　（3）流場計算

　　對于水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置無法標(biāo)定的工況，通過建立數(shù)字化模型對管道內(nèi)蒸汽流動的動量修正系數(shù)進行計算，分析高、低工況時蒸汽流場的分布，推導(dǎo)低工況時標(biāo)定試驗所取得的測量精度在高工況時的有效性。

　　蒸汽管道內(nèi)的流場計算采用流體力學(xué)分析計算軟件 Fluent。根據(jù)圖2 所示的蒸汽隔艙閥和噴嘴安裝情況，建立了基于 realizablek-epsilon 紊流模型對內(nèi)置雙蝶閥管道內(nèi)部蒸汽流動進行定常數(shù)值模擬。

　　805

　　_- X

　　合 285s[285

　　1.噴嘴 2. 三通 3. 蝶閥圖 2 流場計算數(shù)學(xué)模型

　　流場計算時管道內(nèi)徑為 205mm（①2197）、蒸汽壓力為2.1MPa（表壓）的飽和蒸汽。流場計算完成了蒸汽流量分別為10t/h，24.9vh、58th 和83t/h時，直管段長度為1.2m 的蒸汽流場分布計算和流體動量修正系數(shù)計算。

　　蒸汽流量分別為10t/h、24.9t/h，58th和83t/h時，直管段1.2m處蒸汽流場分布如圖3所示。