第一(yi)節 概論
渦輪流(liu)量計
(以下簡稱(chēng)渦輪流量計)是(shi)葉輪式流量(流(liu)速)計的主要😍品(pǐn)種,葉輪式流量(liàng)計還有風速計(jì)、水表等。
在各種(zhong)流量計中渦輪(lun)流量計、容積式(shi)流量計和科☁️氏(shi)質🌍量流量計是(shi)三類重複性、精(jīng)度最佳的産品(pǐn),而渦輪流量計(ji)又具有自己的(de)特點,如結構簡(jian)單、加工零部件(jian)少、重量輕、維修(xiu)方便、流通能力(lì)🌍大(同樣口徑可(kě)通過的流量大(da))和可适應高💁參(can)數(高溫、高壓和(hé)低⭐溫)等。至今,這(zhè)類流量計産💜品(pin)可達技術參數(shu):口徑4~750mm,壓力達250MPa,溫(wen)度爲-240~700℃,像💯這樣的(de)技術參🌈數其他(ta)兩類流🚶♀️量計則(ze)是難以達到的(de)📧。
渦輪流量計廣(guang)泛應用于以下(xià)一些測量對象(xiang):石油、有機液體(tǐ)、無機液、液化氣(qì)、天然氣、煤氣和(hé)低溫流體🏃🏻等。在(zài)國外液化石油(yóu)氣、成品油和輕(qīng)質原油等的轉(zhuǎn)運及集😘輸站,大(dà)型原油🔴輸送管(guan)線的首末站都(dōu)大量🈲采用它進(jìn)行貿易結算。在(zai)歐洲和美國渦(wo)輪流量計⛱️是僅(jǐn)次于孔闆流量(liàng)計的天然氣計(jì)量儀表,僅荷蘭(lán)在天然氣管線(xiàn)上就采用了2600多(duo)台各種尺寸,壓(yā)力從0.8MPa到6.5MPa的氣體(tǐ)渦輪流量計,他(ta)💞們已成爲📱優良(liang)的天然氣流✂️量(liàng)計。
盡管渦輪流(liú)量計的優良計(jì)量特性受到人(ren)們的青睐,可是(shì)㊙️給人的印象是(shì)由活動部件,使(shǐ)用期短,在選用(yòng)時不免躊躇,經(jing)過人們的不懈(xiè)努力,應該說情(qíng)況大有改觀。
渦(wo)輪流量計作爲(wei)最通用的流量(liàng)計,其産品已發(fa)展爲📐多品🐕種、全(quán)系列、多規格批(pī)量生産的規模(mó)。應該指出,渦🛀🏻輪(lun)流量計🏃🏻♂️除前述(shu)工業部門大量(liàng)應用外,在一🙇♀️些(xiē)特殊🎯部門亦得(de)到廣泛應用🌈,如(ru)科研實驗、國防(fáng)科技、計量部門(men),這些領域的使(shǐ)用恰好避開了(le)其弱點(不适于(yú)長期連續使用(yong)),充分發揮其特(tè)點(精度佳,重複(fu)性好,可用🆚于高(gao)壓、高溫、低溫及(ji)微流量等條件(jiàn))。在這些領域,大(da)多是根據被測(ce)對象的特殊要(yao)求進行✏️專門的(de)結構設計,它🏃🏻♂️們(men)是專用儀表不(bu)進行批量生産(chǎn)。
第二節 工作原(yuán)理
圖1所(suo)示爲渦輪流量(liang)計傳感器結構(gòu)圖,由圖可見,當(dang)被測流體流過(guo)傳感器時,在流(liu)體作用下,葉輪(lún)受力旋轉,其轉(zhuǎn)速與管道🥰平均(jun1)流速成正比,葉(ye)輪的轉動周期(qi)地改變磁電轉(zhuan)換🌈器的磁阻值(zhí)。檢測線圈中磁(ci)通随之發生周(zhōu)期性變化,産生(shēng)周期性的感應(ying)電勢,即電脈沖(chòng)信😘号,經放大器(qì)放大後,送至顯(xian)示儀表顯㊙️示。
渦(wo)輪流量計的實(shi)用流量方程爲(wèi)
qv=f/K (7.1)
qm=qvρ (7.2)
式中
qv,qm-分别爲體(ti)積流量,m3/s,質量流(liú)量,kg/s;
f-流量計輸出(chu)信号的頻率,Hz;
K-流(liú)量計的儀表系(xì)數,P/m3。
流量計的儀(yi)表系數與流量(liàng)(或管道雷諾數(shù))的關系曲線如(ru)圖2所示。由圖可(kě)見,儀表系數可(ke)分爲二段,即線(xian)性段和非線🔞性(xing)段。線性段約爲(wei)工作段的三分(fèn)之♌二,其特性與(yu)傳🈲感器結♈構尺(chi)寸🔞及流體粘性(xìng)有關。在非線性(xìng)段✏️,特性受軸💯承(cheng)摩擦力🌈,流體粘(zhān)性🏃♂️阻力影響較(jiào)大。當流量低于(yú)傳感器流量下(xià)限時,儀表系數(shu)随着流量迅速(su)🍉變🔞化。壓力損失(shī)與流量近似爲(wèi)平方關系。當流(liú)量超過流量上(shang)限時要注意防(fang)止空穴現象。結(jie)構相似的渦輪(lún)流🔞量計特性曲(qǔ)線的🌈形狀是相(xiàng)似😘的,他僅在系(xi)統誤差水平方(fang)面有所不同。
傳感器的(de)儀表系數由流(liu)量校驗裝置校(xiao)驗得出,它完全(quán)不問㊙️傳感器内(nei)部流體的流動(dong)機理,把傳感器(qì)作爲一個黑匣(xia)子,根據輸入(流(liu)量)和輸出(頻率(lü)脈沖☎️信号)确定(dìng)其轉換系數,它(ta)便于實際應用(yong)。但要注意🥰,此轉(zhuan)換系數(儀表系(xi)數)是有條件的(de),其校驗條件是(shi)參考條件,如果(guǒ)使用時偏👉離此(ci)條件,系數将發(fā)生變化,變化的(de)情況視傳感器(qì)類型,管道安裝(zhuāng)條件💔和流體物(wu)性參數的情況(kuang)而定。
第三節 主(zhǔ)要特點
1)精度佳(jiā),對于液體一般(bān)爲±0.25%R-±0.5%R,精度型可達(dá)±0.15%R;而介質爲氣體(tǐ),一般爲♻️±1%R-±1.5%R,特🌈殊專(zhuan)用型爲±0.5%R-±1%R。在所有(yǒu)流量計中,它屬(shu)于最精确的。
2)重(zhong)複性好,短期重(zhòng)複性可達0.05%-0.2%,正是(shì)由于具有良好(hǎo)的重複性,如經(jing)常校準或在線(xian)校準可得極高(gao)的精度♍,在貿易(yì)結🛀算中是優✏️先(xian)選用的流量計(jì)。
3)輸出脈沖頻率(lǜ)信号,适于總量(liàng)計量及與計算(suàn)機連接,無零點(diǎn)漂移,抗幹擾能(néng)力強。
4)可獲得很(hěn)高的頻率信号(hao)(3-4kHz),信号分辨力強(qiang)。
5)範圍度寬,中大(dà)口徑可達40:1-10:1,小口(kou)徑爲6:1或5:1。
6)結構緊(jin)湊輕巧,安裝維(wei)護方便,流通能(néng)力大。
7)适用高壓(ya)測量,儀表表體(tǐ)上不必開孔,易(yì)制成高壓型儀(yi)表。
8)專用型傳感(gǎn)器類型多,可根(gēn)據用戶特殊需(xū)要設計爲各類(lei)專用型傳感器(qì),例如低溫型、雙(shuang)向型、井下型、混(hùn)砂專用型等。
9)可(kě)制成插入型,适(shi)用于大口徑測(cè)量,壓力損失小(xiao),價格低🏃,可不斷(duàn)流取出,安裝維(wéi)護方便。
10)難以長(zhǎng)期保持校準特(tè)性,需要定期校(xiao)驗。對于無潤♻️滑(huá)性的液體,液體(ti)中含有懸浮物(wu)或磨蝕性,造成(cheng)軸承磨損及💚卡(ka)住等問題,限制(zhi)了其适用範圍(wei),采用耐磨硬質(zhi)合金軸和軸承(cheng)💜後情況🎯有所改(gǎi)進。對于貿易儲(chǔ)運和高精度測(cè)量要求的,最好(hǎo)配備現場校驗(yàn)設❌備,可定期校(xiao)📱準以保持其特(te)性。
11)一般液體渦(wo)輪流量計不适(shi)用于較高粘度(du)介質(高粘度型(xing)除外),随着粘度(dù)的增大,流量計(jì)測量下線值提(tí)高,範圍度縮小(xiǎo),線性度🌈變差。
12)流(liu)體物性(密度、粘(zhan)度)對儀表特性(xing)有較大影響。氣(qi)體流量計易受(shou)‼️密度影響,而液(yè)體流量計對粘(zhān)度變化🌈反應敏(min)感。由于密度和(he)粘度與溫度、壓(yā)力關系密切,在(zai)現場溫度、壓力(lì)波動🌈是難免的(de),要根據它們對(dui)精度影響的程(cheng)度采取補償措(cuo)施✨,才能保持高(gao)的計量💁精度。
13)流(liú)量計受來流流(liu)速分布畸變和(he)旋轉流的影響(xiǎng)較大,傳感器上(shang)🌍下遊側需設置(zhì)較長的直管段(duàn),如安裝空間🐅有(yǒu)限♊制,可加裝🤩流(liú)動調整器(整流(liú)器)以縮短直管(guan)段長度。
14)不适于(yú)脈動流和混相(xiang)流的測量。
15)對被(bei)測介質的清潔(jié)度要求較高,限(xiàn)制了其适用領(lǐng)域,雖可安裝過(guò)濾器以适應髒(zāng)污介質,但亦帶(dai)來壓🤞損增大、維(wei)護量增加等副(fu)作用。
16)小口徑(DN50以(yi)下)儀表的流量(liàng)特性受物性影(ying)響嚴重,故小口(kou)徑渦輪流量計(ji)的儀表性能難(nan)以提高。
第四節(jie) 分類與傳感器(qi)結構
4.1 分類
(1)按傳(chuan)感器結構分類(lèi)
1)軸向型(普通型(xing))葉輪軸中心與(yǔ)管道軸線重合(hé),是渦輪流量計(ji)的主導産品,有(you)全系列産品(DN10-DN600)。
2)切(qie)向型 葉輪軸與(yu)管道軸線垂直(zhí),流體流向葉片(pian)平面㊙️的🔞沖㊙️角✏️約(yue)90度,适用于小口(kǒu)徑微流量産品(pǐn)。
3)機械型 葉輪的(de)轉動直接或經(jīng)磁耦合帶動機(ji)械計數機構,隻(zhi)是🔞積算總量,測(ce)量精度比電信(xin)号檢測的🆚傳感(gan)🍓器稍低,其傳感(gan)器與顯示裝置(zhì)組成一體式,受(shou)♻️到用戶歡迎。
4)井(jǐng)下專用型 适用(yòng)于石油開采井(jǐng)下作業及采輸(shu)用,測量介質有(yǒu)泥漿及油氣流(liu)等,傳感器體積(ji)受限制㊙️,需耐高(gao)壓、高溫及流體(tǐ)沖擊等。
5)自校正(zhèng)雙渦輪型 可用(yòng)于天然氣等氣(qi)體流量測量,傳(chuán)感🐉器由主、輔雙(shuang)葉輪組成,可由(yóu)二葉輪的轉速(sù)差自動👨❤️👨校正流(liu)量特性的變化(huà)。
6)廣粘度型 在波(bō)特型浮動轉子(zi)壓力平衡結構(gou)基礎上擴✍️大上(shàng)錐👌體與下錐體(ti)的直徑,增加粘(zhan)度補償翼及承(chéng)壓葉片等結構(gou)措施,使傳感器(qì)适用于高粘度(du)液體,如㊙️重油,粘(zhān)⛷️度可達💛30mm2/s。
4.2 傳感器(qì)結構
渦輪流量(liàng)計傳感器由表(biǎo)體、導向體(導流(liú)器)、葉輪、軸、軸承(chéng)及信号檢測器(qì)組成(見圖1)。
1)表體(tǐ)。表體是傳感器(qi)的主體部件,它(ta)起到承受被測(cè)流體的壓力,固(gu)定安裝檢測部(bu)件,連接管道的(de)作用。表體采用(yong)不導磁不鏽鋼(gang)🏒或硬鋁合金制(zhì)造。對于大🥰口徑(jing)傳感器已可用(yong)碳鋼與不鏽鋼(gāng)組合的鑲嵌結(jie)構,表體外壁裝(zhuang)信号檢測器。
2)導(dao)向體。在傳感器(qi)進出口裝有導(dǎo)向體,他對流體(ti)起導向整🥵流🌏以(yi)及支撐葉輪的(de)作用,通常選用(yong)不導磁不鏽鋼(gāng)或🈲硬鋁材料制(zhì)作。反推式渦輪(lun)流量傳感器的(de)後導流件還要(yào)求能産生足夠(gòu)的反推力,其結(jie)構形式很多🐪。前(qian)導流器有專利(lì)産品可以抗🥰流(liu)體流動✏️的嚴重(zhong)幹擾。
3)渦輪。亦稱(chēng)葉輪,是傳感器(qi)的檢測元件,它(ta)由高導磁性材(cái)料制成。葉輪有(yǒu)直闆葉片、螺旋(xuan)葉片和丁字形(xíng)🛀🏻葉片等幾種,也(yě)可用嵌有許多(duō)導磁體的多孔(kong)護罩環來增加(jiā)一定數量葉片(piàn)渦輪旋轉的頻(pín)率,葉輪由支架(jia)中軸承支撐,與(yu)表體同軸,其葉(ye)片數視口徑大(dà)小而定。葉輪幾(ji)何形狀及尺寸(cùn)對傳感器性能(neng)有較大影響,要(yao)根據⚽流體性質(zhi)、流量範圍、使用(yong)要求等設計,葉(ye)輪的動平衡🛀🏻很(hěn)重要♻️,直接影響(xiang)♈儀表性能和使(shǐ)🚶♀️用壽命。
4)軸與軸(zhou)承。它支撐葉輪(lún)旋轉,需有足夠(gou)的剛度、強度🛀🏻和(he)硬度、耐磨🐇性、耐(nài)腐蝕性等。它決(jue)定着傳感器的(de)可☀️靠性和使用(yong)期限。傳感器失(shi)效通常是由軸(zhóu)與軸承🔴引起的(de),因此它的結構(gòu)🔴與材料的選用(yòng)以及維護是很(hen)重要的。
5)信号檢(jian)測器。國内常用(yòng)變磁阻式,如圖(tu)1上半部分所示(shi)。由永久磁鋼、導(dǎo)磁棒(鐵芯)、線圈(quan)等組成。永久磁(ci)鋼對葉💃片有吸(xī)引力,産生磁阻(zǔ)力矩,小口徑傳(chuán)感器在小流量(liang)時,磁阻力矩在(zai)諸阻力矩中成(cheng)爲主要項,爲此(ci)将永久磁鋼分(fen)爲大小兩種規(gui)格,小口徑配小(xiao)規格以降低磁(cí)阻力矩。輸出信(xin)号有效值🛀在10mV以(yi)上的可直接配(pei)用流量計算機(ji),配上放大器則(zé)輸出伏級頻率(lü)信号。
傳感器結(jie)構類型很多,這(zhè)裏介紹幾種廣(guǎng)泛應用的産品(pǐn)。
1)止推式渦輪流(liu)量傳感器 這類(lèi)産品的結構簡(jian)圖于圖3。其♋中圖(tu)(a)與圖(b)爲軸尖止(zhǐ)推類,采用平面(mian)或球面點接觸(chù),接觸點與📐傳感(gan)器軸線重合,點(diǎn)接觸的優點是(shi)📱摩擦力矩很小(xiǎo),可用于較低的(de)📧下限流量,但是(shì)大流量時磨損(sun)嚴重。圖(c)爲端面(miàn)面接觸止推型(xíng),端頭呈球形,軸(zhou)承爲平🙇♀️面型。此(ci)類結構僅用于(yu)小口徑(DN≤15mm)傳感器(qi),發揮其靈敏度(dù)高的特點。
2)反推式(shì)渦輪流量傳感(gan)器這類産品的(de)結構簡圖如圖(tú)4所示🏃。圖4(a)中💋在輸(shū)入端面處的壓(ya)力pH降低,産生反(fan)推力;圖4(b)是流體(ti)經前面孔引入(ru)産生反推力;圖(tú)4(c)表示流體由後(hòu)反向推。反推式(shì)結構在一定流(liú)📧量範圍内可使(shi)葉輪處🔱于浮遊(you)狀态,軸向不存(cún)在接觸點,無端(duān)面摩擦和磨損(sun),可延長使用期(qī)限。
3)切向式渦輪流(liu)量傳感器 圖5所(suo)示爲用于微流(liu)量測量的渦輪(lun)🥵流量傳感器。流(liu)體由葉輪的切(qie)向流過,沖擊其(qí)葉片旋轉。由于(yú)被測流量小,爲(wèi)加大流體對葉(ye)💔輪的沖力,入口(kǒu)處裝有噴嘴,可(kě)以更換📐噴嘴孔(kong)徑以調節流量(liang)範圍。葉輪👌的轉(zhuǎn)速采用光電法(fǎ)檢測,以避💞免如(rú)磁阻法✌️産生磁(ci)阻力矩。
4)
氣體渦輪(lun)流量計
氣體的(de)密度遠小于液(ye)體密度,流體推(tui)動力矩小,氣體(ti)流量👣傳感器與(yu)液體流量傳感(gǎn)器在結構參數(shu)上有顯著差别(bie)。要加大輪毂半(bàn)徑,縮小流道截(jie)面積,使氣流流(liu)速加大且集中(zhong)經過葉片邊緣(yuán)💃🏻。因氣流流速很(hěn)高,要用♉較小沖(chong)角的葉片。一般(ban)爲降低✌️摩擦阻(zu)力矩,采用滾動(dòng)軸承,并對軸承(cheng)系統注入潤滑(hua)劑。它能沖洗掉(diao)軸承表🈲面的微(wei)粒,延長軸承壽(shou)命。多孔♉狀的🎯儲(chu)油室能在換加(jiā)潤滑劑期間向(xiang)軸❌承持續供油(you)。典🌈型的燃氣渦(wō)輪流量♈計如圖(tu)6所示。圖6(a)所🔱示爲(wei)氣體渦輪流量(liàng)計的剖面圖。圖(tú)6(b)所示爲傳感器(qi)顯示裝置上附(fu)加氣體體積補(bu)償器,補償器把(ba)傳感器測量的(de)實❌際體積流量(liàng)經壓力、溫度換(huàn)算爲标準狀态(tai)下的體👉積流😍量(liang)。另外還有報警(jing)、自診斷、遠傳信(xin)号等多種功能(néng),他是一🌈台功能(neng)齊全的流量計(jì)💜算機。
第五節(jie) 選用考慮要點(dian)
(1)精度
一般說來(lái),選用渦輪流量(liang)計主要是看中(zhong)其精度佳🐪。目前(qian)渦輪流📱量計的(de)精度大緻爲液(ye)體:國際市場爲(wei)🏃♀️±0.15%R,±0.2%R,±0.5%R和±1%R,國内定型産(chan)品爲♻️±0.5%R和±1%R;氣體:國(guó)際市場爲±0.5%R和±1%R,國(guó)内爲±1%R和±1.5%R,以上精(jing)度指範圍度爲(wèi)6:1或10:1。若幹渦輪🤞流(liú)量傳感器典型(xing)參數如表1所示(shì)。精度除與❓本身(shen)産品質量有關(guān)⭐外,還與使用📱條(tiáo)件密切相關。
若(ruo)縮小範圍度可(kě)提高精度;特别(bie)是作爲标準表(biao)法流量标準♻️裝(zhuang)🆚置的标準流量(liang)計,若定點使用(yòng),精度可✍️大爲提(ti)高。
流量計
精度(dù)愈高,對現場使(shi)用條件的變化(huà)就越敏感,要想(xiang)🛀🏻保‼️持其㊙️高精度(du),需要對儀表系(xi)數特别的處理(li)。一種💚處理方法(fǎ)就是所謂儀表(biao)♉系數浮動處理(lǐ)法。即由現場以(yi)下條件實時進(jin)行處理:a)粘度受(shòu)溫度的影響;b)密(mì)度受壓力、溫度(dù)的影響;c)傳感器(qì)信号冗餘(一台(tái)傳感🛀器輸出二(èr)個信号,監視其(qí)比值;d)系數的長(zhang)期穩定性⭐(采取(qu)控制圖确定)等(deng)。
對于貿易儲運(yun)交接計量,常配(pèi)備在線校驗裝(zhuāng)置,以便定期進(jin)行校驗。
生産廠(chǎng)使用說明書列(liè)舉的儀表精度(dù)爲基本誤差,現(xiàn)場應估算附加(jiā)誤差,現場誤差(chà)應爲兩者的合(he)成。
(2)流量範圍的(de)選擇
渦輪流量(liàng)計的流量範圍(wei)的選擇對其精(jīng)度及使用期限(xian)有較大的影響(xiǎng)。一般在工作時(shí)最大流量相應(ying)的轉速不宜過(guò)高。使用狀況分(fèn)連續工作和間(jian)歇工❗作兩種,連(lián)續工作是指每(měi)天工作時間超(chāo)過8小時,間歇工(gong)作是每天工作(zuò)時間少于8小時(shí)。對于連續工作(zuo)🤞最大流量應🚩選(xuǎn)在儀表上限流(liu)量的較低處,而(ér)間歇工作可選(xuan)在較高處。一般(ban)連續工作是将(jiang)實際最大流量(liàng)乘以1.4作爲流量(liàng)範圍的上限流(liú)量,而間歇工作(zuo)則乘以1.3。
如果儀(yi)表口徑與工藝(yi)管道通徑不一(yi)緻時,則應以🈲異(yi)徑管和🧑🏽🤝🧑🏻等徑直(zhi)管改裝管道。
對(dui)于流速偏低的(de)工藝管道,最小(xiao)流量成爲選擇(zé)儀表口🔞徑首先(xian)要考慮的問題(ti),通常以實際最(zuì)小流量乘以0.8作(zuo)爲🏃🏻♂️流量範圍的(de)下限流量,使其(qí)留有一定的裕(yù)量。若配有分段(duan)線性🍉化功能的(de)顯示儀,在傳感(gan)器流量下限🔴值(zhi)不能滿🔅足實際(jì)最小流量時,應(yīng)要求生産廠在(zai)實際最小流量(liang)及🐕其附近進行(hang)流量校驗,将測(ce)得的儀表系數(shu)輸入顯示儀,這(zhè)樣就能既降低(di)儀表的流量下(xia)限值,還能保持(chi)測量的精度。
(3)精(jīng)度等級
對于儀(yí)表精度等級的(de)要求要慎重,應(yīng)該從經濟角度(du)來考慮,例如大(da)口徑輸油(輸氣(qi))管線的貿易結(jie)算儀表,經濟上(shàng)關🆚系重大,在儀(yí)表上多投入是(shì)合算的🌂。至于輸(shū)送量不大或作(zuò)爲過程控制用(yong)隻需中等精😘度(du)水平即可,切忌(jì)盲目追求精度(dù)。本安型防爆傳(chuán)感器适配安全(quan)🌈栅型号及制造(zào)廠,核查防爆等(deng)級及批準文号(hao)等。若要顯示質(zhi)量流量(或标準(zhǔn)狀态下體積🏃🏻流(liu)量)要選配壓力(li)、溫度傳感器或(huo)密度儀表。渦輪(lún)流量計顯示儀(yí)現已由以微處(chù)理器爲基💜礎可(ke)與上位計算機(jī)進行通信的流(liú)🚶量計計算機所(suǒ)包括,該儀表在(zài)儀表功能及使(shi)🈚用範圍㊙️等都遠(yuan)超過老式渦輪(lún)流量顯示儀。目(mu)前作爲貿易計(jì)量的各類型流(liú)量計都📐趨向于(yu)配有直讀式顯(xian)示裝置⛱️(如圖6所(suǒ)示)。不但有總🏒量(liang)計量的顯示,還(hai)可附加補償器(qi)🈚(一台🛀功能齊全(quán)的流量計算機(jī))輸出遠傳信号(hao)。
(4)對流體的要求(qiú)
渦輪流量計對(dui)流體的要求爲(wèi)潔淨(或基本潔(jie)淨)、單相或🧑🏽🤝🧑🏻低粘(zhan)度✍️的,常用流體(ti)舉例如下:一般(ban)流體,包括水、空(kōng)氣、氧氣、高壓氫(qīng)氣、牛奶、咖啡等(děng);石油化工類:汽(qi)油、輕油、噴氣燃(ran)🛀料、輕柴油、石腦(nao)油、乙烯、聚乙烯(xi)、苯乙‼️烯、液化氣(qì)、二氧化碳及天(tian)然氣❗;化學溶液(ye)類:氨水、甲醇、鹽(yan)水等;有機液體(ti):酒精、乙醚、苯、甲(jiǎ)苯、二甲苯、丁二(er)烯、四氯化碳、甲(jia)基胺、丙烯腈等(deng);無機液:甲醛、酢(zuo)㊙️酸、苛性鈉、二硫(liu)化碳等。對于腐(fu)蝕性介質👉,使用(yòng)材質選擇要注(zhu)意,含雜質多及(ji)磨蝕性介質不(bu)推薦使用。
(5)對液(ye)體粘度的要求(qiu)
液體渦輪流量(liàng)計爲粘度敏感(gan)的流量計,當液(ye)體粘度增大時(shi),儀🌈表系數的線(xiàn)性區變窄,下限(xiàn)流量增大,當粘(zhān)度增加到一定(ding)數值時,甚至無(wu)線性區域。螺旋(xuán)葉片的情況比(bǐ)直葉片要好的(de)多。
對于液體,通(tōng)常用水校驗傳(chuán)感器,當精度爲(wei)0.5級時,可在5×10-6mm2/s以下(xià)的液體而不必(bi)考慮粘度的影(yǐng)響。當流體粘⭐度(du)高于5×10-6mm2/s時,可用相(xiang)當🈲粘度的液體(ti)校驗而不必作(zuo)粘度修正🥵。此外(wài)也可采取一些(xie)措施來補償粘(zhan)度的影響。如縮(suo)小☎️使用範圍度(dù),提高流量下線(xian)值或儀表系數(shu)乘以雷諾數修(xiu)正系數等。
粘度(du)對儀表系數的(de)影響與傳感器(qi)結構類型及參(cān)數口徑🐪大小等(deng)有關。有幾種粘(zhan)度對儀表系數(shu)影響的表示方(fang)法:儀🈲表系數與(yǔ)雷諾數的關系(xì),在幾種粘度下(xià),儀表系數與輸(shū)出頻率的關系(xì)和儀表系數與(yǔ)輸出頻率除以(yi)運動㊙️年度的比(bi)值的關系✉️等等(deng)。這些資料有的(de)生産廠準備有(yǒu),但并非所有的(de)生産廠都有這(zhè)些資料。
(6)對氣體(tǐ)密度的要求
氣(qi)體渦輪流量計(jì)主要考慮流體(ti)密度對儀表系(xi)數的影響♻️,密度(du)的影響主要在(zai)低流量區域,如(rú)圖14所示。密度的(de)增大(即👅壓力增(zeng)大)使特性曲線(xiàn)直線部分向下(xià)限流⛷️量區域拓(tuo)展,傳感器的範(fàn)圍度擴大,線性(xing)度改善。若氣體(tǐ)渦輪流量計在(zai)常壓的空氣中(zhōng)校驗使🌈用時被(bei)測介質工作壓(yā)力🈚不一樣,其下(xià)限流量由下式(shì)計算qvmin,qvamin-分别❌爲💛壓(ya)力p和壓力,pa(101.325kPa)下被(bei)測介質和空氣(qì)的☔體積流量下(xià)限值,m3/h;p,pa-分别爲工(gong)作壓力(絕壓)和(hé)大氣壓(101.325kPa),kPa;d-被測介(jie)質的相對密度(dù),無量綱。
(7)體積流(liu)量換算到質量(liang)流量
渦輪流量(liang)計測量的是實(shi)際體積流量,無(wu)論物料平衡或(huò)能源🚩計量,介須(xū)測量介質流量(liang)(即标準狀态下(xià)的體積流量),這(zhè)是應由下式進(jin)行換算
式中 qv,qvn-分(fèn)别爲工作狀态(tài)和标準狀态下(xià)的體積流量,m3/h;
p,T,Z-分(fen)别爲工作狀态(tài)下絕對壓力(Pa),熱(re)力學溫度(K)和氣(qi)體壓縮系數;
pn,Tn,Zn-分(fen)别爲标準狀态(tai)下絕對壓力(Pa),熱(re)力學溫度(K)和氣(qi)體壓💃🏻縮📧系數;
(8)不(bú)宜選用渦輪流(liu)量計的場所
含(han)雜質多的流體(ti),如循環冷卻水(shui)、河水、排污水、燃(ran)油等;流量急劇(ju)變化的場所,如(ru)鍋爐供水系統(tong)、有空氣錘的供(gòng)氣系統等;測量(liang)液體時,管道壓(ya)力不高而流量(liàng)又較大,儀表下(xia)遊側壓力可能(neng)接近飽和蒸汽(qi)壓,有産生氣穴(xue)的危險,如液氨(an)從高位槽靠位(wei)能自由流出,在(zài)排放口處就不(bu)宜安裝;電焊機(ji)、電動機、有觸點(dian)的繼電器等的(de)附近,存在嚴重(zhòng)電磁幹擾的場(chang)所;上下遊直管(guan)段長度嚴重不(bú)足,如輪船的機(jī)艙内;鍋爐自動(dong)供水系統如頻(pín)繁地起泵和停(ting)泵,對葉輪造成(chéng)沖擊,使傳感器(qì)很快損壞;有腐(fǔ)蝕性或磨蝕性(xing)介質選型時應(yīng)慎重,宜與制造(zào)廠聯系咨詢。
(9)經(jīng)濟性
選用渦輪(lún)流量計用于精(jing)度佳場合,其經(jing)濟因素應🏃♀️多方(fāng)面考慮。儀表的(de)購置費隻是費(fèi)用的一部分,還(hai)應考慮以🔴下幾(jǐ)方面的開支:安(an)裝用輔助設備(bei)費(如消氣器、過(guò)濾器等)或旁路(lù)支管♈包括閥門(men)等;校驗費,爲了(le)保持♈精度必須(xū)經常校驗,甚至(zhi)在現場安裝一(yī)套在線校驗裝(zhuāng)置,其費用相當(dāng)可觀;維護費,渦(wō)輪流量計的易(yi)損❤️件更換用,他(ta)是保持高性能(néng)必需的。
(10)選用步(bu)驟
1)确認可用的(de)測量對象,如前(qian)所述。
2)選擇型式(shi)。按流體物性選(xuan)擇,氣體和液體(tǐ)分别用氣體型(xing)和液體型,不能(neng)通用。在工作狀(zhuang)态下液體粘度(dù)🏃🏻♂️超過5mPa.s應選用粘(zhān)度型(國内尚無(wu)定型産品)。酸性(xing)腐蝕性液體選(xuan)用耐酸型(國内(nèi)尚無定型産品(pǐn))。
按環境條件選(xuǎn)擇,按環境溫度(du)和濕度等選擇(ze)合适儀表,如周(zhou)圍有爆炸易燃(rán)性氣氛應選防(fang)爆型傳感器。
按(an)管道連接方式(shì)選擇,傳感器有(you)水平和垂直兩(liǎng)種安✌️裝方✍️式。水(shuǐ)平安裝時與管(guǎn)道連接方式有(yǒu)法蘭連💛接、螺紋(wen)連接和夾裝連(lián)接。中等口徑選(xuǎn)用法蘭連接,小(xiao)口徑和高壓管(guan)道選用螺紋連(lian)接,夾裝連接隻(zhī)适用于低壓🌈中(zhong)小管徑。垂直安(ān)裝✌️隻有螺紋連(lian)接。
3)選擇規格。按(an)現場使用條件(jiàn),如流量範圍、管(guǎn)徑、流體壓力和(hé)溫度、安裝位置(zhì)等和性能要求(qiu),如精度、重複性(xìng)、顯☀️示方式等參(can)照制造廠選型(xíng)樣本或使用說(shuō)明書選定具體(tǐ)規格型号,也有(yǒu)可能找不到合(hé)适的,隻好另選(xuan)其它流量計。
由(you)于渦輪流量計(jì)類型規格繁多(duo),特别是不同制(zhì)造廠⭐産品質量(liang)有差别,必須盡(jìn)量搜集有關标(biao)準等資🌈料進行(hang)反複調🛀查比較(jiao)後再決定取舍(she)。
第六節 安裝注(zhu)意事項
傳感器(qì)應安裝在便于(yú)維修,管道無振(zhèn)動、無強電磁幹(gan)擾與🙇♀️熱輻射影(ying)響的場所。液體(tǐ)渦輪流量計的(de)典型安裝管路(lù)系統如圖7所示(shì)。圖中各部分的(de)配置可視被測(ce)對象情🌈況而定(ding),并不一🏃定全部(bu)都需要。渦輪💁流(liú)量計對管道内(nei)流速分布畸變(bian)及旋轉🐇流是敏(min)感的,進入傳感(gan)器應爲充分發(fa)展管流,因此要(yào)根據傳感器上(shang)遊側阻流件類(lèi)型配備必要的(de)直管段💃或流動(dòng)調整器,如表2所(suo)示。若上遊側阻(zu)流件情況不明(míng)确,一般推薦上(shàng)遊直管段長度(du)不小于20D,下遊直(zhí)管段長度不小(xiao)于5D,如安裝空間(jiān)不能滿足上述(shù)要求,可在阻流(liu)件與傳感器之(zhī)♉間安裝流動調(diao)整器。傳💃感器安(an)裝在室外時,應(ying)有避直射陽光(guang)和防雨淋的措(cuo)施。
表2 渦輪流(liu)量計所要求的(de)最短直管段長(zhang)度
| 上遊側阻 | 單(dan)個90°彎頭 |
在同一(yī)平面上的
兩個(gè)90°彎頭 |
在不同平(ping)面上的
兩個90°彎(wān)頭 |
同心減縮管(guǎn) | 全開閥門 | 半開(kai)閥門 | 下遊側長(zhǎng)度 |
| l/DN | 20 | 25 | 40 | 15 | 20 | 50 | 5 |
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