标准孔板磨损在线检测与修正

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标准孔板流量计是一种具有代表性的差压流量计,在工业现场诸多领域有着广泛的应用。然而在实际的使用过程中,孔板由于受到流体及流体夹带杂质颗粒的长期冲击,边缘直角区域会发生磨损钝化,改变流出系数值,从而造成孔板计量不精确的现象。孔板常安装于管道内部,传统方法很难做到在不停产的条件下对孔板的磨损程度进行检测。针对这一问题,本文对标准孔板磨损的在线检测与修正方法进行研究。本文采取理论分析、CFD模拟仿真和实流实验相结合的研究方法。首先对仿真研究的基础性工作进行了介绍,包括Gambit网格划分方案、物理建模模型和仿真湍流模型的选择等方面,为仿真研究奠定了基础。通过Fluent仿真手段对标准孔板流场特点进行研究,并定量地分析了孔板下游回流区长度和漩涡中心位置等结构参数的稳定性和在不同工况条件下的变化趋势。基于前人在研究孔板磨损异变流场时提出的差压比值因子的概念,运用仿真模拟的手段验证了其在正常孔板流场内的稳定性,并对不同孔板尺寸和孔径比条件下的差压比值因子变化规律进行了定量地分析和归纳。验证了利用差压比值因子实现检测孔板磨损程度的可行性。运用Fluent仿真中的DPM模型,固体颗粒作为离散相,定量分析了孔板磨损发生的具体位置和磨损程度,通过观察颗粒在管道中的运动轨迹及对比孔板前后端面壁面剪切力、湍流强度、流体速度等参数,合理的选取了后续磨损孔板的仿真方案。对磨损孔板下游流场和差压比值因子的变化规律仿真研究后,提出了差压比值因子分辨率的概念,并将其作为检测孔板磨损程度的重要参考指标。通过对比仿真数据,基于差压比值因子稳定性与分辨率的综合考量,完成了检测测压点选取位置的优化工作。通过实流实验的方法,对CFD仿真计算的结果进行了验证,证实了差压比值因子具备良好的检测标准孔板磨损程度的能力。通过对大量仿真计算结果和实流实验结果的分析总结,建立了完整的差压比值因子与孔板磨损程度的函数对应关系和在线修正模型,为工业生产环境的应用奠定了扎实基础。
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