摘要:
孔闆(pan)流量計
自(zi)出現之日(ri)起就作爲(wèi)一種重要(yao)的流量計(jì)被廣泛應(yīng)用,而
錐形(xing)流量計
作(zuò)爲一種新(xīn)型流量計(ji),也有着其(qi)獨有的特(te)點并越來(lái)越被廣泛(fàn)應用,詳細(xi)介紹了這(zhè)兩種流量(liàng)計的特點(dian)。
差壓式流(liu)量計
作爲(wèi)一種流量(liàng)測量儀表(biǎo),具有結構(gou)簡單,使用(yòng)壽命長⛱️,适(shì)應性廣範(fan)等特點,因(yīn)此被廣泛(fan)應用于電(dian)力、化工、煤(méi)炭、冶‼️金、鋼(gang)🥵鐵等行業(ye)。據估計,差(chà)壓式流量(liang)計約占流(liu)量儀表的(de)60%~70%。錐形流💜量(liàng)計作爲20世(shì)紀80年代異(yi)軍突起的(de)新興力量(liang),憑借着其(qi)獨特🌈的優(yōu)勢,逐漸被(bèi)市場所接(jie)納。
1原理介(jiè)紹
1.1綜述
錐(zhuī)形流量計(jì)(見圖1)是一(yi)種新型的(de)可測量各(gè)種雷諾數(shu)的高🏃🏻精🔆度(dù)流量計,滿(mǎn)足各種介(jiè)質的應用(yong)條件要求(qiu)。其操作💁原(yuan)理同其他(tā)各🚶類型的(de)差壓原理(lǐ)相同,都🏃🏻♂️是(shi)基于密封(fēng)管道中的(de)♊能量守恒(heng)原理。
錐形(xing)流量計在(zai)管道中心(xīn)處懸挂一(yi)錐形節流(liú)件,錐形件(jiàn)阻礙✨介💋質(zhì)的流動,重(zhòng)塑流速曲(qu)線,在錐形(xing)件的下遊(you)可立即形(xing)成負壓區(qu),管道上遊(you)的正壓同(tong)經節流件(jian)節♊流後的(de)下遊的負(fu)壓之間有(yǒu)一❄️壓差,将(jiang)正、負壓用(yòng)取壓口取(qǔ)出,正壓口(kou)位于♊管道(dao)的上遊,負(fu)壓口🈲位于(yú)錐體的末(mò)端,通過測(cè)🔴量兩者之(zhi)間的差壓(yā),根據伯努(nu)力方程即(ji)♋可計算出(chū)管道中的(de)流量。錐體(ti)位于管線(xian)中心,可對(duì)所測介質(zhì)❤️的流速曲(qǔ)🔱線進行優(you)化,因此測(ce)量精度高(gao),對儀表上(shang)、下遊的直(zhí)管段要求(qiú)低。
1.2操作原(yuan)理
錐形流(liú)量計是一(yī)種差壓型(xíng)的流量儀(yi)表,迄今爲(wèi)止,以差壓(ya)原理設計(jì)的流量儀(yi)表已經有(yǒu)一百多年(nián)的應用🍉曆(lì)史了。差壓(yā)原理就🚶♀️是(shi)基于密封(feng)管道中的(de)能量轉換(huàn)🤞原理,也♉就(jiù)是說🈚穩定(ding)流體、流量(liang)同管道中(zhong)介質流速(su)的平方根(gen)成正比。當(dang)壓力降低(dī)時,速度會(hui)增加,當介(jiè)質接近錐(zhuī)體時,其壓(yā)力爲P1,在介(jie)質通過錐(zhuī)體的節流(liú)區時,速度(du)會增加,壓(ya)力會降低(dī)爲P2,P1和P2都通(tōng)過錐形流(liu)量計的取(qǔ)壓口引到(dao)後接的差(chà)壓變送器(qì)上,流速發(fā)生變化時(shí),錐形流量(liàng)計的兩個(gè)取❗壓口之(zhī)間的差壓(ya)值🛀會增大(dà)或縮♌小。當(dang)流速相同(tóng)時,若節流(liú)面積大,則(zé)産生的差(cha)壓值也大(da)。β值等于錐(zhuī)體的節流(liú)面積除以(yi)管道内徑(jing)的截面積(ji)(可換算成(chéng)兩者之間(jiān)的🌍直徑比(bi))。
1.3重塑流速(sù)曲線
錐形(xíng)流量計在(zài)進行流量(liang)計算時所(suǒ)采用的計(jì)算公📞式❌同(tong)其他差🔞壓(ya)型的流量(liang)儀表相同(tóng),但節流件(jiàn)的結構同(tóng)其他儀表(biao)完全不同(tóng),是通過懸(xuán)挂在管線(xian)中心的錐(zhuī)形體來實(shi)現的。錐體(tǐ)可迫使管(guǎn)道中心的(de)介質繞着(zhe)錐體流動(dong),同其他傳(chuán)統類型的(de)差壓型儀(yi)表相比,這(zhe)樣有很⁉️多(duo)優點。另外(wai),如果介質(zhi)通過一個(ge)很長🔞的管(guan)道,而且在(zai)管道中沒(méi)有受到任(ren)何阻礙和(hé)♊幹擾,它的(de)流速分布(bù)就很均勻(yun)。
通過管道(dao)直徑上的(de)介質的流(liu)速每點都(dou)不相同,靠(kào)近管⛹🏻♀️壁的(de)💚流速幾乎(hu)爲零,管道(dao)中心的流(liú)速最大,這(zhè)是管⭐壁對(dui)介質🆚産生(sheng)摩擦造成(cheng)的。由于錐(zhui)體懸挂在(zai)管線中㊙️心(xin),它直接同(tong)流體的高(gāo)速區接觸(chu),迫使高速(su)📞區的流體(ti)與低速區(qū)💔的流體相(xiàng)混合,從而(ér)🐪使流速均(jun)💛勻化,高速(su)區的流體(tǐ)速度♊降低(dī)。這也是爲(wèi)什麽錐形(xíng)流量計能(neng)夠🥵測💁量低(dī)流速流體(tǐ)的主要原(yuan)因。由㊙️于其(qi)🔞他類型的(de)差壓型流(liu)量計的節(jiē)流元件不(bú)與管道中(zhōng)心處的高(gao)速介質相(xiàng)🧑🏽🤝🧑🏻接觸,在介(jie)質流速很(hěn)低時,就可(ke)能沒有差(cha)壓信号了(le)。
在一般工(gōng)況下,流速(sù)很難均勻(yun)分布。管道(dào)上的任何(he)變🧑🏾🤝🧑🏼化都可(ke)🔞能對流體(tǐ)造成影響(xiang),如彎頭、閥(fá)門、縮徑、擴(kuò)徑、泵、三通(tong)等等,對其(qí)他儀表而(er)言,這是一(yi)個很難解(jiě)決的問題(tí),而錐形流(liu)量計的錐(zhui)體對上遊(you)流速分布(bu)曲線重新(xīn)進行塑造(zào),使流速基(jī)本達到理(lǐ)想狀況。
錐(zhui)形流量計(ji)可在極爲(wei)惡劣的情(qíng)況下使流(liu)體分布均(jun1)勻(如在🈲緊(jin)✨鄰儀表上(shàng)遊有單彎(wān)管、雙彎管(guǎn)),以保證獲(huò)得較高的(de)測量精度(dù)。
2錐形流量(liàng)計的優點(diǎn)及與傳統(tǒng)孔闆流量(liàng)計的比較(jiao)
2.1精度
錐形(xing)流量計精(jing)度高:精度(dù)可達到±0.5%。
孔(kǒng)闆流量計(jì)精度低:精(jīng)度基本在(zài)±3%以下。
2.2重複(fu)性
錐形流(liu)量計重複(fú)性好:優于(yú)±0.1%。由于錐體(ti)對流速的(de)整形,使流(liú)速達到理(lǐ)想狀态,幹(gàn)擾源少,因(yīn)此重複性(xing)好。
孔闆流(liu)量計依靠(kao)直管段對(dui)流體整形(xing),直管段整(zheng)形隻能🥵達(dá)到較爲接(jiē)近流體完(wán)全理想狀(zhuàng)态,并且孔(kǒng)闆本身的(de)節流又🛀破(po)壞流體理(li)想狀态,因(yīn)此幹擾源(yuan)較😍多,重複(fú)🤞性差。
2.3安裝(zhuang)要求
錐形(xíng)流量計安(ān)裝要求低(di):前0D~3D、後0D~1D。無論(lun)是泵、壓縮(suō)機、閥門或(huo)者彎管(一(yi)個單彎管(guan)或兩個不(bu)在一個平(ping)面上的雙(shuang)彎管),對測(ce)量精度基(jī)本都沒有(yǒu)影響。
孔闆(pan)流量計安(ān)裝要求高(gao):一般前10D、後(hòu)5D。複雜工況(kuàng)還要加大(da)到前20D、後5D。
2.4長(zhǎng)期穩定性(xing)
錐形流量(liàng)計長期穩(wen)定性好:流(liú)體流經圓(yuan)錐體無突(tū)然波動,而(ér)是沿着錐(zhuī)形體形成(chéng)一個邊界(jiè)層,并引導(dao)流體離開(kāi)錐體✔️的後(hou)角。所以,錐(zhui)體夾角不(bú)受不清潔(jie)流體的磨(mo)損,β值可長(zhǎng)期不變,并(bìng)保證長期(qī)正确測量(liang)。
孔闆流量(liang)計長期穩(wěn)定性差:由(you)于流體流(liu)經孔闆銳(rui)利緣💞口,截(jie)流🙇🏻産生高(gao)速摩擦,引(yin)起孔闆口(kou)磨損,髒污(wu)改變孔闆(pǎn)🎯口大小,使(shi)β值發生變(biàn)化,不能保(bǎo)持長期正(zhèng)确測量💚。
2.5信(xìn)号穩定性(xing)
錐形流量(liang)計信号穩(wěn)定:“信号波(bō)動”是孔闆(pan)的1/10。流體流(liu)經流量計(jì)形成非常(cháng)短的渦流(liú),這些渦流(liú)使流量計(jì)産生高頻(pin)低幅信号(hao),并且信号(hao)在錐體尾(wei)部流向中(zhong)央,相互抵(di)消,因此幹(gan)擾小。
孔闆(pan)流量計信(xin)号不穩定(dìng):流體流經(jing)平面後産(chan)生的渦流(liu)✊較👈長,這些(xiē)長渦流使(shi)孔闆産生(shēng)低頻大幅(fu)度的🔴信号(hao),信号幹擾(rao)大,會嚴重(zhong)幹擾差壓(ya)讀數的正(zhèng)确率。
2.6壓損(sǔn)和量程
錐(zhuī)形流量計(jì)的壓損低(dī)而量程寬(kuan):通常量程(cheng)比爲15∶1~50∶1。這是(shi)因爲錐體(ti)的流線型(xíng)設計,使壓(yā)損大大減(jian)小,最小可(ke)至0.06kPa。在所有(you)的差壓流(liu)量計中,隻(zhi)有錐形流(liú)量計的㊙️壓(ya)損與文丘(qiū)裏接近。由(you)于沒有銳(ruì)利的邊緣(yuán)口,錐形㊙️流(liú)量計引起(qi)的永久性(xing)壓力損失(shī)恒定且要(yào)比孔闆♉小(xiao)。同時,極其(qí)穩定的信(xin)号使差壓(ya)的量程下(xia)限遠比💁一(yi)般差壓流(liú)量☀️計低,因(yin)此量程得(dé)以向下限(xian)擴展,雷✏️諾(nuo)數低至8000仍(reng)可保持信(xìn)号線性。如(rú)果✨采用曲(qǔ)線修正,在(zai)🏒更低的雷(lei)諾數條件(jiàn)下,仍然可(ke)測量并可(kě)保證較好(hǎo)的重複性(xing)。
孔闆流量(liàng)計壓損大(da)、量程小:通(tōng)常量程比(bǐ)爲3∶1~5∶1。這是由(yóu)于㊙️平面阻(zǔ)擋,加上銳(rui)利的邊緣(yuán)口,因此壓(ya)損大,導緻(zhi)💛了小🛀🏻信号(hào)波動大、幹(gan)擾大,小量(liàng)程無法測(ce)量。
2.7β值範圍(wei)和差壓
錐(zhuī)形流量計(jì)的β值範圍(wéi)寬:錐形流(liu)量計獨特(tè)的幾何形(xing)狀⁉️允✊許有(yǒu)廣泛的β值(zhi)範圍。标準(zhun)的β值爲0.450,0.550,0.650,0.750和(hé)0.850,并可特定(dìng)β值💋,以保證(zheng)特定的♊差(cha)壓輸出且(qie)有較大的(de)差壓信号(hao),滿标尺差(cha)壓信号從(cong)0.1kPa到幾十kPa,保(bao)證了♊測量(liàng)的正确率(lǜ)。
2.8管線範圍(wei)和形式
錐(zhuī)形流量計(jì)管線範圍(wéi)寬:錐形流(liú)量計有兩(liǎng)種基本型(xing)式,即🏃♀️管道(dào)型和插入(rù)型。其中管(guan)道式錐形(xíng)流量計從(cong)1/2”到60”,而插入(ru)式錐形流(liu)量計從6”到(dao)72”。
2.9髒污的影(ying)響和維護(hu)
錐形流量(liang)計無停滞(zhi)區,長期免(miǎn)維護:錐形(xíng)流線型徹(che)✂️底吹掃式(shi)設計避免(mian)了流體中(zhōng)的殘渣、凝(ning)結物或顆(kē)粒的✂️滞留(liu),可以保持(chí)🐪錐體長期(qī)清潔。由于(yú)錐體對流(liu)體整形,加(jiā)速了管壁(bì)流體的流(liu)速,減少📞了(le)正取壓口(kǒu)的髒污停(tíng)留,倒角的(de)設計,使流(liú)體流經錐(zhui)體後加速(sù)🛀🏻離去,負取(qǔ)壓孔不會(huì)污損。所以(yǐ),在較長🐕的(de)時間内(2年(nián)~3年)無需維(wéi)護🐅清洗,可(ke)以保證正(zhèng)确測量。
實(shi)踐證明,錐(zhui)形流量計(jì)在焦爐煤(mei)氣、渣油等(děng)特别髒污(wu)介質的🧡測(cè)量中均能(néng)成功使用(yòng),并已在鋼(gang)廠焦爐煤(méi)氣流量♉測(cè)量中得到(dào)廣泛使用(yong)。
孔闆流量(liàng)計由于是(shi)平面阻擋(dang),髒污容易(yì)堆積,一般(ban)需3個🐉月清(qing)洗💰一次,才(cái)能較好地(dì)保證其精(jīng)度。
2.10可測高(gāo)溫、高壓介(jie)質
錐形流(liú)量計針對(dui)不同的溫(wēn)度和壓力(li),采用不同(tong)的材質,工(gōng)🈚作溫度最(zuì)高可達700℃,而(ér)最大壓力(lì)可達30Mpa。
2.11氣液(yè)兩相介質(zhì)(濕氣)
對濕(shi)氣(氣體中(zhong)含有水分(fèn))的流體測(cè)量始終是(shi)流量測量(liang)中的🤩一個(gè)難點。而錐(zhui)形流量計(ji)采用獨特(te)的錐體設(shè)計,使氣體(tǐ)👄中所含有(you)的大部分(fen)水份沿錐(zhui)體從管道(dào)中央溫度(du)較高的地(dì)方向周圍(wei)溫度較低(dī)的地方快(kuài)速移動,從(cong)而産生凝(ning)露,沿♋錐體(ti)向管道底(di)部下🥵滴,由(yóu)于錐體對(dui)流體整形(xing),加速了管(guan)壁流體的(de)流速🈲,水份(fen)也快速通(tōng)過,不會在(zài)取壓口産(chan)生大量凝(ning)露。所以,氣(qì)體含有少(shǎo)量水份,對(duì)流量計取(qu)壓口産生(sheng)的幹擾信(xìn)号少,提高(gāo)了測⭐量正(zheng)确率。但是(shì)氣📧體中含(han)水不超過(guo)5%爲好,最多(duō)應不超過(guo)10%。
孔闆流量(liàng)計對流體(tǐ)阻擋式設(she)計,在孔闆(pǎn)中央産生(shēng)滴🥰露,同時(shi)管壁流體(ti)受到阻擋(dang),流速減慢(màn),正取壓口(kǒu)附近✉️産生(shēng)的凝🈲露會(hui)影響取壓(yā)信号;流體(ti)流經孔闆(pǎn)後産生🈲的(de)渦流,向管(guǎn)壁作波動(dòng)✂️性發散,影(yǐng)響負取壓(yā)口取壓信(xìn)号。因此,濕(shī)氣對孔闆(pǎn)的測量精(jing)度會産生(shēng)較大的負(fu)面💛影響,從(cong)而影💘響測(ce)量。故而,孔(kong)闆及其他(tā)方式測量(liang)濕氣往往(wǎng)難以達到(dao)預期的效(xiao)果。
綜上所(suo)述,在可預(yù)見的将來(lai),錐形流量(liang)計必将發(fā)揮越來越(yue)重要的作(zuo)用。
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