1 .引言

流量計(jì)實(shí)流校準(zhǔn)時(shí)的參比條件是流動(dòng)狀態(tài)必須為定常流(穩(wěn)定流)。所謂定常流就是流場中各點(diǎn)處的流速、壓力、密度和溫度等諸參數(shù)不隨時(shí)間變化的一種流動(dòng)狀態(tài)。

真正的定常流只有層流條件下才存在，大多數(shù)工業(yè)管流為紊流(也稱湍流)狀態(tài)，其流動(dòng)參數(shù)在與時(shí)間無關(guān)的平均值附近隨時(shí)間有微小的變化，只能稱"統(tǒng)計(jì)定常流"或"平均定常流"。如果這種波動(dòng)類似于充分發(fā)展的管流，而且無周期脈動(dòng)，就像ISO 5167~ 1中規(guī)定的那樣，則儀表顯示的瞬時(shí)流量與正常測(cè)量不確定度應(yīng)該無任何差異。

如果流動(dòng)流體的某個(gè)參數(shù)如流速、壓力、密度、溫度等不斷地隨時(shí)間變化，就稱非定常流。如果測(cè)量管段中的流量雖為時(shí)間的函數(shù)，但在足夠長的時(shí)間間隔內(nèi)的平均值是一個(gè)常數(shù)，則稱這種流動(dòng)為(具有恒定平均值的)脈動(dòng)流。它是非定常流中的一種流動(dòng)狀態(tài)。

脈動(dòng)流可分為周期性脈動(dòng)流和隨機(jī)波動(dòng)脈動(dòng)流。有關(guān)文獻(xiàn)中討論的通常指周期性脈動(dòng)流。

2.脈動(dòng)流的產(chǎn)生

脈動(dòng)常見于工業(yè)管流，它多由旋轉(zhuǎn)式或往復(fù)式壓氣機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和泵產(chǎn)生。管道中流體的共振和流量控制設(shè)備的周期振蕩，例如控制閥的振蕩，也是脈動(dòng)的主要起因。流體在以較高的流速流過t型接頭中的直線管段時(shí)，常會(huì)引發(fā)三通中的第三只口內(nèi)流體脈動(dòng)。脈動(dòng)一旦形成就會(huì)在流體中傳播，不但可向脈動(dòng)源的下游傳播，也可向其上游傳播。脈動(dòng)經(jīng)一段距離的傳播常因壓縮作用而強(qiáng)度減弱。

3.脈動(dòng)流對(duì)流量測(cè)量儀表的影響

對(duì)于有固定周期的脈動(dòng)流，可用周期來描述其脈動(dòng)出現(xiàn)的頻繁程度。一個(gè)周期有的可能要數(shù)小時(shí)，有的可能只需幾秒鐘。周期長、幅值較小的脈動(dòng)，一般說來各種流量計(jì)都能跟蹤這種變化，同時(shí)保持它們參比條件下的準(zhǔn)確度。

周期短、幅值較大的脈動(dòng)，對(duì)除容積式流量計(jì)之外的絕大多數(shù)種類流量計(jì)都有較顯著影響，出現(xiàn)較大誤差。

(1)脈動(dòng)流對(duì)差壓式流量計(jì)的影響

在脈動(dòng)流狀態(tài)下，孔板流量計(jì)示值誤差的影響來自兩個(gè)方面，一是對(duì)孔板流量計(jì)一次元件所產(chǎn)生的影響，即孔板流量計(jì)在測(cè)量脈動(dòng)流時(shí)存在的原理上的誤差；二是對(duì)孔板流量計(jì)的差壓信號(hào)傳遞和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響，以及流量計(jì)二次儀表中所采用的流量計(jì)算方法的影響。除此之外，在脈動(dòng)流條件下，管道橫截面上流速分布廓形可能不同于相同平均流量的定常流動(dòng)狀態(tài)下的流速分布廓形形狀，也對(duì)儀表示值造成一定影響。

(2)脈動(dòng)流對(duì)旋渦流量計(jì)的影響

脈動(dòng)流對(duì)旋渦流量計(jì)的影響主要取決于脈動(dòng)的幅值和脈動(dòng)頻率同旋渦剝離頻率之比。當(dāng)脈動(dòng)幅值較小，在旋渦探測(cè)器上產(chǎn)生的信號(hào)幅值低于旋渦流量計(jì)門限值時(shí)，這種脈動(dòng)被旋渦流量計(jì)中的噪聲鑒別電路當(dāng)作噪聲而濾除。當(dāng)脈動(dòng)幅值足夠大時(shí)，與脈動(dòng)頻率相對(duì)應(yīng)的干擾同旋渦產(chǎn)生的信號(hào)混在一起而無法分離，最后被當(dāng)作旋渦去計(jì)算流量，使得儀表示值偏高。當(dāng)然脈動(dòng)頻率有高有低，如果脈動(dòng)頻率與旋渦剝離頻率之比很小，則對(duì)儀表示值影響也小，反之影響則大。

4. 脈動(dòng)流的流量測(cè)量

由于流動(dòng)脈動(dòng)對(duì)絕大多數(shù)流量計(jì)均帶來誤差增大的嚴(yán)重后果，因此近幾十年以來，吸引了很多研究者對(duì)脈動(dòng)流進(jìn)行大量的研究。

脈動(dòng)流流量測(cè)量方法有三種：

a.用響應(yīng)快的流量計(jì)；

b.用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒚}動(dòng)衰減到足夠小的幅值，然后用普通流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量；

c.對(duì)在脈動(dòng)流狀態(tài)下測(cè)得的流量值進(jìn)行誤差校正。

有的系統(tǒng)中， b、C兩種方法需結(jié)合起來才能實(shí)現(xiàn)測(cè)量，這是因?yàn)槊}動(dòng)幅值大，超出估算公式的適用范圍，若僅用阻尼方法，衰減后的脈動(dòng)幅值又未進(jìn)入穩(wěn)定流范圍。

因此，合理選擇測(cè)量點(diǎn)的位置，避開脈動(dòng)源的影響，是個(gè)簡單而有效的方法。在使用圣世援超聲波流量計(jì)時(shí)在M40菜單可以通過設(shè)置阻尼系統(tǒng)來削弱脈動(dòng)流對(duì)流量測(cè)量結(jié)果的影響。