影（yǐng）響高溫電磁（cí）流（liú）量計響應速度的常見因素及處理（lǐ）結果分析

摘要：分（fèn）析影（yǐng）響高溫電磁流量計響應速度的常見因素（sù），通過實驗測試研究分析了某型號（hào）電磁流量計（jì）在+23℃、-30℃和-40℃三種（zhǒng）溫度θ下（xià），出口壓力（lì）p2分別在（zài）2.1kPa和30kPa時，流量變化（huà）分別從*1階梯突變到*5階梯時的響應速度。
響應速度是電磁流量計性能指（zhǐ）標之一，它對於滿足下遊用戶對燃氣的需求起（qǐ）著重要作用。通常情況下，電磁流量計的響應速度由以下幾個因素決定，溫度θ的高低，摩擦力（lì）F的大小，潤滑脂（zhī）的黏度μ，以及下（xià）遊管道容積V的大小等。在（zài）我國北方寒冷的冬季，室外平均溫度在零下-10℃左（zuǒ）右，局部地區達到零（líng）下-20℃、-30℃，這對於工（gōng）作在室外的電磁流量計是一個*大的挑戰。同（tóng）時，天然（rán）氣在絕熱節流膨脹的傳輸過（guò）程中，由（yóu）於焦（jiāo）耳-湯姆遜效應，隨著壓力降的增加，溫度會逐漸（jiàn）降低，這又會加劇高溫電磁流（liú）量計工作的惡劣環（huán）境（jìng）。
1、影響高溫電磁流量計響應速度的常（cháng）見因素
影響電磁流量計響應的因素主要從以下幾個方（fāng）麵考慮：
1.1 從設計方麵，電磁流量計的響應速度主要取決於以下幾個因素（sù）
（1）係統摩擦力的大小；
（2）設計時係統（tǒng）平衡力是趨於開啟還（hái）是趨於關閉；
（3）阻尼器阻力大小；呼吸孔氣體交換的（de）速度；
1.2 從燃氣傳輸係統方麵考慮，取決（jué）於下麵兩個（gè）因素
（1）下遊管線體積越小，越不利於係（xì）統響（xiǎng）應；
（2）氣體介質密度越大（dà），其（qí）流動性越差，係統響應也越慢。
1.3 從使用環境來（lái）看，有以下2個因素：
（1）電磁流量計工作的環（huán）境溫度（dù）
（2）工作介質的（de）清（qīng）潔程度
本文主要從高溫電磁流量計使用的環境溫度方麵考慮，結合客戶在使用中遇到的實際問題，對電磁流量計在不同的溫度條件（jiàn）下進（jìn）行測試、分析。圖（tú）1所示為北美客（kè）戶所使用某（mǒu）型號電磁流量計典型工作環境，由（yóu）於該產品工作在（zài）戶外，冬季夜間溫（wēn）度可達到-30℃到-40℃，工作環境*其惡劣。

2、實驗室模擬測試
2.1 實（shí）驗（yàn）內容（róng）
該測試主要利（lì）用實驗室測試條件，模擬客戶現場使用情況。其主要測試內容包（bāo）括：測試電磁（cí）流（liú）量計在+23℃，-30℃和-40℃三種溫度（dù）下，電磁流（liú）量計（jì）出口壓力分別在（zài）2.1kPa和30kPa時，流量分別從*1階梯到*5階梯時的響應速度，客戶所提供的流（liú）量階梯如圖2所示。橫軸表示（shì）下遊球閥開啟動作時間，縱軸表示高溫電磁流量計下遊需要的流量q。

2.2 實驗裝置（zhì）
高溫電磁流量計響應測試（shì）裝置圖見圖3。實驗裝置主（zhǔ）要由某型號電磁流量計（jì），恒溫溫控（kòng）箱，DN40壓（yā）力管道，三通，球閥，壓力變送器（qì），流量（liàng）計和數（shù）據采集係統等組成，實驗介質為清潔的壓縮空氣（qì）。
其中被測電磁流量計是符合GB 27790-2011《城鎮電磁流量計》規定的“靜特性測試裝置”，穩壓精度可（kě）達（dá）AC5。
恒溫溫控箱：控溫範圍為-78℃-180℃，精度為+0.1℃。
壓力變送器：進口壓力（lì）端量程0-100Psi，出口壓力端0-250英寸水柱（zhù），精度均為±0.025%。
流量計：采用精度為±0.35%的質量流量計。
球閥：響應速度為150ms
數據采集係統：NI Labview采集係統，數據采集頻率為50次/s。

2.3 實驗步驟
將某型（xíng）號高溫電磁流量計安裝在如圖3所示的測試管線上分別將電磁（cí）流量計的出口壓力p2設定在2.1kPa和30kPa，其響應速度測試實驗步驟如下：
開啟1號球閥，同時關閉2，3，4號球閥，使係統流量q維持在8.5m3/h，將溫控箱溫度設定在-30℃，並維持24h，使（shǐ）電（diàn）磁流量計所（suǒ）有零（líng）部件均達到相同溫（wēn）度。
打開數據采集係統，並將采樣頻率設定在50次/s，采集時間t為120s的數據。
打開2號球閥，使（shǐ）測試係統流量q由8.5m3/h增加到51m3/h。
采集120s的數據。
同時（shí）打開3，4號球閥，使係統流量q由51m3/h增加到（dào）164m3/h。
采集（jí）120s的數據（jù）。
關（guān）閉4號球閥，使係統流量q由164m3/h降低至119m3/h。
采集120s的數據（jù）。
同時關閉2，3號球閥，使係統（tǒng）流量q 由119m3/h降低至8.5m3/h。
采集（jí）120s的數據。
關閉數據采集係統（tǒng）。
將溫控箱溫度重新設定至-40℃，和（hé）+23℃，重複步驟a）到（dào）l）。
3、實驗（yàn）數據處（chù）理及結果分（fèn）析
3.1 實驗數據處理
通過實驗室的模擬測試，對於2.1kPa和30kPa出（chū）口（kǒu）設定壓力，分別得到的6條曲線，3條不同溫度下的壓力曲線和3條不同溫度下的流量曲線，如圖4和圖（tú）5所示。在*120s、240s和（hé）360s時，由（yóu）於流量突然增加，造成出口壓力瞬時降低。在*480s時，由於（yú）流量突（tū）然減小，造成出口壓力瞬時升高。圖中的橫軸表示（shì）球閥的（de）動作響應時間，*一縱軸對應電磁流量計出口壓力p2，*二縱軸表示電（diàn）磁流量（liàng）計對應該出口壓力下流量q。

3.2 實驗結果分析
為了深入（rù）研究溫度及流量突變對高溫電磁流量計響應速度的影響趨勢，把每個流量突變點前後的出口壓力p2，流量q列表（biǎo）如（rú）表1所示。
從*1階（jiē）梯到*2階梯，以及從*2階梯（tī）到*3階（jiē）梯，下遊用戶需求（qiú）量突然增大，流量陡增，電磁流量計不能及時打開，造成出口壓力p2在流量陡增的瞬間下降，然後（hòu）逐漸恢複平衡。相應的（de）從*3階梯到*4階梯，以及（jí）從*4階梯到*5階梯，下遊用戶需求量突然減小，流（liú）量陡降，高溫電磁流量計不能及時（shí）關閉，造成出口壓力（lì）p2在流量（liàng）陡降的瞬（shùn）間突然升高，然後逐漸恢複平衡。
為了更直觀嚴謹的對比每個階段響應速度的不同，對原始數據進行處（chù）理，得（dé）到（dào）如下表格2和表（biǎo）格3。將△p2%/△q%作為響應速度的直觀量化表達，若△p2%/△q%的值大，說明（míng）單（dān）位流量變化照（zhào）成的出口壓力變化大，即說明電磁流（liú）量計（jì）響應（yīng）相對較慢，反之亦然。


4、結束語
在相同條件下，工作環境溫度越低（dī），電磁流量計響（xiǎng）應速度越慢。在流量陡降（jiàng）瞬間（jiān），-40℃溫（wēn）度條件下，電磁流量計的響應速度*慢。
高溫電（diàn）磁流量計在流量陡（dǒu）降（jiàng）時（*3階梯到*4階（jiē）梯，*4階梯到*5階梯）比流量（liàng）陡增時（*1階梯到*2階梯，*2階梯到*3階梯）響應速度慢。即（jí）電磁流量計在關閉時的響應速（sù）度比打開（kāi）時的響應速度慢。
在相同工（gōng）況下，電磁流量計（jì）出口壓力p2的設定值（zhí）越低，其響應速度相對越慢（màn）。

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