摘要:從原理、計(ji)算方法和性能(néng)等方面對目前(qián)應用廣泛❌的🐕幾(jǐ)種流量計進行(hang)比較和分析,得(de)出了節流型流(liu)量計 是一種經(jing)濟性好、穩定性(xing)好、使用方便的(de)流量計的結論(lùn)。介紹💋了幾種節(jiē)流型流量計的(de)選型方法,具體(ti)♊介紹了新型節(jie)流裝置德爾塔(tǎ)巴流量計在某(mou)選礦🏃‍♀️廠浮選作(zuo)業空氣流量檢(jiǎn)測中的應用情(qíng)況。
0引言
　　流量檢(jian)測在工業生産(chan)運輸.科學研究(jiu)、國防事業中都(dōu)💘發揮着重要作(zuò)用,檢測對象可(kě)以是氣體、液體(ti)和混合流體3種(zhong)不同特性的🐉流(liú)體。随着自動化(huà)水平的✉️不斷提(ti)高,流量測量和(he)控制已經由原(yuan)來的保證基㊙️本(běn)生産功能過渡(dù)到實現優化🌈控(kòng)制。當前,我國節(jiē)能減排形式嚴(yan)峻,爲了提高資(zī)源利用率和實(shí)現生産🔆指标的(de)增長,流量儀表(biǎo)就成爲了自動(dòng)化控制💃中不🔅可(kě)缺少的檢測儀(yi)表之一。
1流量計(ji)的種類
　　流量檢(jian)測的方法可以(yǐ)劃分爲以下幾(jǐ)種:利用伯努利(li)原理🚶‍♀️,通過測量(liàng)流體差壓信号(hào)來反映流量的(de)差壓式流量測(ce)量法;利用标準(zhǔn)小容積來連續(xu)測量流量的容(róng)積式測量方法(fǎ);通過直🐅接測量(liàng)流體流速來測(cè)量流量的速度(du)式測量法;以測(cè)量流體質量流(liu)量的質量流量(liang)💜測量法。
　　流量計(ji)是指用以測量(liang)管路流體流量(liang)即單位時間😍内(nei)🈲通過✍️的流體體(ti)積的儀表,種類(lei)繁多。但按照測(cè)量方法🤩和結構(gou)進行分類,大緻(zhì)可以分爲兩類(lèi):測體積流量和(he)測質量流量。體(ti)♊積流量計又可(ke)以分爲容積式(shì)流量計和速度(du)式流量計。具🔞體(ti)分類如表1所示(shi)。
2幾種常用流量(liang)計的比較
2.1從經(jīng)濟角度比較.
　　對(dui)于 渦街流量計(ji) ,儀表購置費用(yòng)高,安裝費用和(hé)運行費用低，維(wéi)護費用中等;對(dui)🈚于節流型流量(liang)計,儀表購置費(fèi)用比渦街流量(liang)計低，安裝費用(yong)和運行費用較(jiào)低,維護費用中(zhong)等;對于轉子流(liu)🐕量計,儀✂️表購置(zhì)🚶‍♀️費用、安⭕裝費用(yong)、運行費用、維護(hu)費用均低。所以(yi)從經濟指标上(shang)看,轉子流量計(jì)比較優越。
2.2從使(shǐ)用環境角度比(bǐ)較
　　渦街流量計(ji)受溫度影響最(zui)小,但是受電磁(cí)幹擾、射💋頻❄️幹擾(rao)最大;在差壓計(ji)良好的情況下(xia),節流型流量計(jì)和轉子🏃‍♂️流量🔅計(ji)均能很好地防(fang)爆和防水,但是(shì)節流型流量計(jì)的抗電磁幹擾(rǎo)、射頻幹擾能力(li)明顯優于轉子(zǐ)流量計。故從環(huan)境因素上看,選(xuan)用🔞節流型流量(liàng)計比較合适。

2.3安(an)裝條件的比較(jiao)
　　節流型流量計(jì)的公稱直徑範(fan)圍最廣，可以從(cóng)50~1200mm,且對上下🚩遊⛷️直(zhi)管段長度要求(qiú)較小;轉子流量(liàng)計雖然可以測(cè)量小♋流量流體(tǐ)的流量，但是可(kě)測量範圍最小(xiǎo)，且傳感器安裝(zhuang)方位隻能是垂(chui)直由下⚽向上;渦(wō)街流量計測量(liang)🥵範圍适中,但其(qi)不能👄測雙向流(liú)✊。
2.4儀表性能方面(miàn)的比較
　　渦街流(liu)量計結構簡單(dan),适用的流體種(zhǒng)類多,與節流型(xing)、轉💚子式比較具(jù)有較高的精度(dù),但是其不适用(yòng)于🌐低雷⭐諾數🏒測(cè)量🌏,在高黏度、低(di)流速、小口徑情(qíng)況下使用受到(dao)限制; 轉子流量(liang)計 可用于小口(kou)徑和低流速,多(duo)用于現場指示(shi),但 玻璃轉子流(liu)量計 容易碎,且(qie)不能在高溫高(gāo)壓下工作,大流(liú)量儀表結構笨(bèn)重,當使用爐體(ti)和出廠标定不(bú)--緻時需要重新(xīn)🥰進行流量示值(zhi)标定;節流型流(liú)量計中的标準(zhun)孔闆使用廣🍉泛(fàn),結構易于複制(zhì),簡單牢固,穩定(dìng)性好,使用壽命(mìng)長,并且價格低(dī)廉。節流型😘流量(liang)計性🔴能優越,液(ye)體、氣體蒸汽皆(jie)可測量,便🌈于形(xing)成專業化規模(mó)生産❄️,标準節流(liu)裝置無需實際(jì)校準即可使用(yong)。
　　綜上所述，節流(liu)型流量計由于(yu)性能優越價格(ge)适中、安裝和使(shi)用方便,故實際(ji)應用廣泛。
3幾種(zhong)節流型流量計(jì)的應用選型
　　節(jiē)流型流量計的(de)節流裝置有孔(kǒng)闆、噴嘴、文丘裏(lǐ)管等,根據取壓(ya)方式，安裝的管(guǎn)道條件,測量的(de)流體性質等💃可(ke)以選用不同的(de)節流裝置。企業(ye)主要能源消耗(hào)的水、風、燃氣♌、蒸(zhēng)汽、氧等流體的(de)計量💜,如天然氣(qi)、水⭐或企業自産(chan)能源總量等,盡(jìn)量選用标準🌈節(jie)流裝置🏃‍♂️,因标準(zhun)節流🈲裝置有國(guó)際和國家标準(zhǔn)作支撐。
3.1孔闆流(liu)量計
　　孔闆結構(gou)簡單,易于批量(liàng)生産,節省材料(liao),價格低廉,是實(shí)際🌍應用中的首(shou)選類型,在測量(liàng)大流量高溫蒸(zhēng)🍓汽或者混合液(yè)體時具有比較(jiao)大的優勢。但是(shi)壓力損失大,且(qie)不适用于測量(liang)含顆粒纖維漿(jiang)或腐蝕性流體(ti)。
　　我國常選用孔(kong)闆作爲測量給(gei)水、中低壓蒸汽(qi)流量的節流件(jiàn)。在被測流體爲(wei)髒污介質時推(tui)薦使用圓缺孔(kǒng)闆和偏心孔闆(pǎn),如對焦爐煤氣(qi)、高爐煤氣、濕氣(qì)🌈體的測量。孔闆(pǎn)流量計亦在天(tiān)然氣流🐇量測量(liàng)和高溫蒸汽測(cè)量等領域😘被視(shi)爲主力儀表之(zhī)一,占有不可替(tì)代的地位。
3.2噴嘴(zui)流量計
　　噴嘴是(shi)廊形節流裝置(zhi),無尖銳的棱角(jiǎo),耐高流速沖擊(jī)💰與磨損,流量特(tè)性長期穩定，因(yīn)此比容易邊緣(yuán)鈍化的孔闆㊙️流(liú)量🐪計檢定周期(qi)長。噴嘴節流裝(zhuāng)置适用于腐蝕(shí)性流體或高速(su)流體,對于髒污(wu)流體也有比較(jiao)長的壽命。與孔(kong)闆⭕相比,噴嘴的(de)加工成本高,所(suǒ)需直管段比孔(kong)闆短,而成本又(yòu)比文丘裏管低(dī)。當被測量流體(tǐ)爲高壓蒸汽時(shí),常選用💋噴嘴作(zuò)爲節流裝置。
　　噴(pēn)嘴流量計曾被(bèi)廣泛的使用在(zai)真空行業中。但(dan)在實際應⭐用中(zhong),應盡量避免在(zài)小于3kPa壓力的情(qíng)況下使👅用,因爲(wèi)此時氣流的均(jun)勻和穩定性變(bian)差,将對測量産(chǎn)生較大的偏差(cha)。噴嘴流量計結(jie)構牢固,檢定周(zhōu)期🛀長,維護量少(shǎo),從而減少了運(yùn)行成本。因此近(jin)年來,業❄️内更提(tí)出使💰用一體化(hua)定🙇🏻值噴嘴流量(liang)計對天然氣♉流(liú)量進行檢‼️測。
3.3文(wén)丘裏管流量計(jì)
　　文丘裏管結構(gòu)複雜,加工困難(nan),比孔闆和噴嘴(zuǐ)浪費材料,因此(cǐ)造價高。在同樣(yàng)差壓下,經典文(wen)丘裏管比孔闆(pan)💃🏻和噴嘴的🐪壓力(li)損失要小很多(duo)，且對上下遊直(zhí)管段要求小,比(bǐ)較适合于低壓(ya)損和狹小地段(duan)的中♍大流量測(ce)量。在測量中要(yao)求低壓損時,可(ke)以選用文丘.裏(li)管或者文丘裏(li)噴嘴🛀🏻。
3.4德爾塔巴(ba)流量計
　　德爾塔(ta)巴屬于差壓式(shi)流量計,插人式(shi)工作方式是一(yi)種精度高、量程(cheng)比大、壓損小的(de)勻速流量探頭(tou)，可用于♊氣體🔅、液(ye)體、蒸汽的流量(liàng)測量。德爾塔巴(bā)具有使用壽命(mìng)長、長期運行費(fei)用低、安裝費用(yong)低廉.不易.磨損(sǔn)、受油脂的影響(xiǎng)小等特點,可💛以(yi)在不停産的情(qíng)況下進行安裝(zhuāng)、拆卸和檢修,特(tè)别适用于無法(fǎ)停産安裝的測(ce)點或介質很髒(zang)需定期檢修的(de)測點，在🏃‍♂️各冶煉(liàn)廠熔煉爐氧氣(qi)流量檢測中得(dé)到了廣泛應用(yong)。
4德爾塔巴流量(liàng)計的工作原理(lǐ)及計算方法
4.1結(jié)構
　　德爾塔巴流(liu)量計由德爾塔(ta)巴節流裝置、安(an)裝支架、 溫度傳(chuan)感器 ， 壓力變送(song)器 、 差壓變送器(qì) 組成。其中差壓(ya)探頭是關鍵部(bù)件,決定着流量(liàng)檢測精🔴度。如🏃‍♀️圖(tú)1所示,德爾塔巴(bā)節流裝置爲獨(du)特的對稱曲面(miàn)設計,可以進行(háng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻雙向測量。德爾(ěr)塔巴探頭長度(dù)爲流體管道内(nèi)徑,兩側分布不(bu)均勻8mm取壓孔。面(miàn)向流體進人的(de)曲面上的💁取壓(yā)孔爲高壓取壓(yā)㊙️孔,另一面的爲(wei)低壓取壓孔。德(dé)爾塔巴低壓取(qǔ)壓孔在傳感器(qì)側後兩邊,在傳(chuan)✔️感器與被測流(liu)體分開前避免(miǎn)🏃🏻了低壓取壓孔(kǒng)被堵塞和受到(dào)渦流的影響。德(dé)爾塔巴傳✉️感器(qi)表面粗糙處理(li),使流體流速變(bian)化㊙️大時仍能使(shi)流體在傳感器(qì)表面保❄️持紊流(liú)狀态,使德爾塔(ta)巴可💋以穩定地(dì)測得被測流體(tǐ)低流速時的流(liú)量。

4.2工作原理
　　德(de)爾塔巴流量計(ji)用差壓式工作(zuo)原理進行流量(liàng)檢測,将一定直(zhi)徑的測量管插(chā)入被測介質管(guan)道。流體流經👄測(ce)量管時,首先經(jīng)過一個壓力大(dà)于管道靜壓的(de)高壓區域,流💛體(ti)在高壓孔後的(de)加速段速度迅(xùn)速增大，高壓👣區(qū)域的壓力上升(sheng),在經過高低壓(ya)分界點💃🏻後,阻力(lì)消失,在測量管(guǎn)後部的低壓區(qū)域産生部分✊真(zhēn)空,使測量管🐅前(qián)後的壓力差增(zeng)大。德爾塔巴流(liú)量計利用高、低(dī)壓區按科學計(jì)算有規律的分(fèn)布在測量管兩(liǎng)側的取壓孔😄來(lái)檢測流體的差(chà)壓，得出由平均(jun1)流速産生的平(píng)均差壓,把這🈲個(gè)差壓傳送給差(cha)壓🌏變送器并進(jìn)行分析計算。德(dé)爾塔巴采用♌了(le)不均勻㊙️分布的(de)兩排取壓孔進(jin)行取壓,避免了(le)單一取壓孔❌隻(zhi)能取得某一點(diǎn)流速而不是平(ping)均流速,這樣能(neng)更🤟好地反映被(bèi)測管道的真實(shí)流量。
4.3計算方法(fǎ)
　　德爾塔巴的流(liu)量計算基本是(shi)按照ENISO5167-1标準中指(zhi)定的方法計算(suàn)⭕。計🌈算方法如下(xià):

式中:qm爲質量流(liu)量(kg/s);ζ爲探頭的阻(zu)斷系數;ε爲流體(ti)膨脹系數;d爲管(guǎn)道🛀内徑(m);OP爲壓差(chà)(Pa);p爲工作狀态下(xià)介質密度(kg/m3)。
　　德爾(er)塔巴的阻斷系(xi)數ζ隻與探頭的(de)結構有關,與介(jie)質♍無關♈，可在每(měi)個探頭的計算(suàn)書中找到。下标(biao)爲B表示工作狀(zhuàng)态下，下标♉爲D表(biao)示設計時的狀(zhuang)态。
　　由于德爾塔(ta)巴引起的壓力(lì)損失極小，所以(yǐ)膨脹系數✉️ε非常(chang)接近于1,但在計(jì)算時ε是-一個常(chang)數,在被測量介(jie)質⭕爲可壓縮介(jie)質比如🏃🏻‍♂️氧氣時(shi)，要按當前工作(zuò)狀态下的可膨(peng)脹系數計算。一(yi)般可按照最大(da)流量的2/3時的可(kě)膨脹系數計⁉️算(suan):

式中:εp可在計算(suan)書中查找。
　　流量(liang)計算的精确度(dù)受管道内徑的(de)影響大,需要精(jīng)确确定管道内(nei)徑的取值。管道(dào)内徑受材料和(he)溫度影響與設(shè)計尺寸發生偏(pian)離,需要在線計(ji)算管道内徑:

式(shi)中:a表示管道材(cai)料的縱向膨脹(zhang)系數。
　　工作情況(kuang)下介質的密度(du)與當時的溫度(dù)、壓力和介質的(de)性質有關。若設(shè)計狀态與工作(zuò)狀态相近時,也(ye)可按照以下公(gong)式計算:

5德爾塔(ta)巴流量計在浮(fu)選作業空氣流(liú)量檢測中的應(ying)用
5.1應用條件
　　某(mou)選礦廠浮選作(zuo)業設有7組壓縮(suō)空氣支管,用于(yu)浮選槽的充氣(qi)。全部選用德爾(ěr)塔巴流量計進(jìn)行流量檢測,并(bìng)通過氣動單✌️座(zuo)調🔆節閥對壓縮(suō)空氣流量進🔞行(háng)控制👅,壓縮空氣(qi)從浮選槽底✊部(bu)噴出🔞,形成浮選(xuǎn)槽💃泡沫,壓縮🐅空(kong)氣流量是否合(he)理直接關系到(dào)浮選槽的生産(chan)指标。壓縮空氣(qì)管📐徑爲DN50,工作狀(zhuàng)🔴态下氣體溫度(dù)約爲40℃,壓力🐕爲0.6MPa。德(dé)爾塔巴流量計(ji)的檢測信号輸(shu)人PLC控制系統,進(jìn)行流量的計✨算(suan)、累計和控制。
5.2德(de)爾塔巴流量計(ji)的組成及選型(xíng)
1)德爾塔巴檢測(ce)件
　　德爾塔巴的(de)檢測件爲德爾(er)塔巴探頭,探頭(tóu)由探頭🌐套管和(he)🔴探頭本體組成(chéng)。探頭套管即探(tan)頭支架,是與管(guǎn)道焊接💃的部件(jiàn)，探頭本體安裝(zhuang)在管道内部，可(kě)以❗單/雙面支撐(cheng)。本💔體與套管用(yong)法蘭或焊接的(de)方式連📐接。某選(xuan)礦廠浮選作業(ye)7組壓縮空氣支(zhi)管流量檢測🈲采(cai)用的德爾塔巴(ba)檢測件,型号爲(wèi)HLVD25,量程0~2000N·m3/h,工作溫度(dù)40C,工作壓力0.6MPa,量程(chéng)比大于30:1,探頭材(cái)料爲316L不鏽鋼。在(zài)此應用條件下(xià),德爾塔巴❤️檢測(cè)件形成的差壓(ya)範圍大約爲0~1.3kPa。德(de)🏃‍♂️爾塔巴檢測件(jiàn)後帶 三閥組 ,可(kě)以直接安裝差(cha)壓變送器。
2)差壓(yā)變送器
　　差壓變(bian)送器作爲德爾(ěr)塔巴檢測件的(de)差壓檢測。選用(yòng)的差壓變👄送器(qi)型号爲7MF4433-1FA02-2AB6-ZA01+Y01,量程0~2.kPa,二(èr)線制,電源24VDC,帶表(biao)頭,精度0.5級,輸🛀🏻出(chū)4~20mA信号到🌏PLC進行處(chu)理。
3)溫度傳感器(qì)
　　溫度傳感器用(yong)于壓縮空氣溫(wēn)度的檢測,在總(zǒng)管上設置一個(ge)溫度傳感器即(ji)可。溫度傳感器(qi)爲 Pt100 熱電阻 ，型号(hao)爲WZP-230/LXl=300x150/36/,304套管,M27x2螺紋。熱(re)電阻信号通過(guo)三線制方式接(jiē)入PLC。
4)壓力變送器(qi)
　　壓力變送器作(zuo)爲管道壓力的(de)檢測。壓力變送(song)器型📐号爲7MF4033-1DA01-2AB6-ZA01+Y01,量程(chéng)✍️0~1.0MPa,二線制,輸出4~20mA,電(diàn)源24VDC,帶表頭,管道(dao)壓力通過導壓(yā)管經截止閥引(yin)到壓力變送器(qì)。
5.3現場安裝
　　德爾(ěr)塔巴探頭安裝(zhuāng)示意圖如圖2所(suǒ)示。德爾塔巴探(tan)頭必須根🌈據管(guǎn)道尺寸選型,确(que)保檢測杆的尺(chi)寸必須與管道(dào)直徑一緻。爲了(le)💋使德爾塔巴探(tan)頭更有效地工(gong)作🌍,現場安裝時(shí)需要注意以下(xia)幾個細節:1)在探(tan)頭上标有流體(ti)流向和差壓極(ji)性的标牌，安裝(zhuāng)時确認探頭極(ji)性;2)必須保證探(tàn)頭的高壓側☔與(yǔ)變送器的正極(jí)連接,低壓📱側與(yǔ)變送器的負極(ji)連接;3)将差壓變(bian)💃🏻送器按照手冊(ce)進行線路連接(jie)。
　　　由于被測介質(zhi)是壓縮空氣,差(cha)壓信号通過氣(qì)體介質‼️傳遞到(dao)⭐差壓變送器,所(suǒ)以安裝差壓變(bian)送器時應盡量(liang)由.上⁉️往下插入(ru)，或者傾斜3%,使冷(leng)凝水能順利返(fǎn)回管道中。現場(chǎng)安裝時☁️,三閥組(zu)和差壓變送器(qì)的位👨‍❤️‍👨置必須高(gāo)🤟于探頭差壓輸(shū)出端💘口,否則将(jiang)影響測量📞效果(guo)。

6結束語
　　以節流(liú)裝置爲檢測元(yuan)件的節流型流(liu)量計是曆史悠(you)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼久,理📧論底♋蘊深(shēn)厚,實踐經驗豐(feng)富,應用成熟,性(xing)價比很高的一(yī)-類流量計,目🎯前(qián)節流型流量計(jì)的種類有上百(bǎi)種,應用選型時(shí)需要根據實際(ji)工藝要求綜合(hé)考慮。與🌂渦街流(liú)量計比較,該文(wen)選擇德爾塔巴(bā)節流型流量計(ji)檢測壓縮空氣(qì)流量,可節省大(da)約2/3的投資,并且(qiě)檢測精度達到(dào)1.5%左右，與新的渦(wō)街流量計精度(dù)(1%~2%)相當，而對于大(dà)型管道(DN200以上)的(de)流量檢測,選擇(ze)德爾塔巴流量(liang)計的經💰濟性更(geng)加顯著。

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