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均速管流量計

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  • 型號
  • 品牌
  • 所在地昆明市
  • 更新時間2022-11-29
  • 廠商性質(zhì)生產(chǎn)廠家
  • 所在地區(qū)昆明市
  • 實名認(rèn)證已認(rèn)證
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均速管流量計是一種利用差壓法測量氣體、液體流量的測量裝置,它通過對管道中流體平均速度的測量,反映出管道中流體的流量
均速管流量計 產(chǎn)品詳情
均速管流量計是一種利用差壓法測量氣體、液體流量的測量裝置,它通過對管道中流體平均速度的測量,反映出管道中流體的流量。均速管流量探頭主要有阿牛巴(Annubar)、威力巴(Vrabar)、威爾巴(Wellbar)、德爾塔巴(Deltaflow)、托巴(Torbar)、雙D巴等幾種。它是美國Dieterich標(biāo)準(zhǔn)公司在上世紀(jì)60年代中期研制的產(chǎn)品,70年代隨石油化工成套設(shè)備引進(jìn)我國,國內(nèi)許多單位對其應(yīng)用進(jìn)行了研究,并生產(chǎn)出多種產(chǎn)品,其應(yīng)用也越來越普遍。

一、均速管流量計的工作原理
均速管流量計的工作原理見圖1。

均速管流量計的工作原理
圖1中,面對流體流動方向在全壓管上開了4個測孔,測孔按切比雪夫法或其它方法定位,4個測孔檢測的壓力由插入管均壓,插入管的壓力與背對流體流動方向的靜壓管檢測壓力的差值,經(jīng)開方運(yùn)算后即反映測量截面處流體平均流速的大小,也就反映了流量的大小。


與孔板等標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置比較,均速管流量計具有以下特點(diǎn):計算簡便,易于按現(xiàn)場使用條件變更和修改參數(shù);結(jié)構(gòu)簡單、易于加工,價格低廉;安裝方便、維護(hù)量??;性能穩(wěn)定,在長期使用過程中,其測量精確度基本不變;阻力損失小,大體相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置阻力損失的5%。


以制造成本為例,對直徑100毫米的管道來說,孔板的價格稍高于均速管。隨著管徑的增加,孔板的制造成本直線上升,而均速管增加不多。當(dāng)管徑達(dá)到400毫米時,孔板的制造成本較100mm管徑時增加了3-4倍,而均速管僅增加0.5倍。管徑再大,價格相差就更多了。
但是,由于對均速管流量計的研究深度遠(yuǎn)不及標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置,所以對流體介質(zhì)較為清潔并需精確計量的場合,一般仍應(yīng)選標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。

二、均速管流量計結(jié)構(gòu)

各種均速管本體結(jié)構(gòu)大體相同,對選型來說其截面形狀和靜壓取壓點(diǎn)較為重要。
1、截面形狀
均速管截面形狀有圓形、菱形等,當(dāng)流體流過均速管時,流體微團(tuán)發(fā)生反向流動的起始點(diǎn)稱為分離點(diǎn)。對圓形截面均速管來說,雷諾數(shù)和靜壓的變化都會使分離點(diǎn)位置移動,從而使流量系數(shù)變化,如在雷諾數(shù)小于105及大于1.1×106時,流量系數(shù)基本穩(wěn)定,但在105~1.1×106之間時,流量系數(shù)變化達(dá)±10%。這種異常稱為臨界現(xiàn)象。對菱形截面的均速管來說,分離點(diǎn)位置始終固定,因而不存在臨界現(xiàn)象。
 
圓形和菱形截面形狀均速管的性能対比見表1。

圓形和菱形截面形狀均速管的性能対比
當(dāng)設(shè)計選用圓形截面均速管后,應(yīng)按流量變化范圍計算雷諾數(shù)變化范圍,如計算結(jié)果不能避開105~1.1×106范圍,而測量精確度要求較高時,則應(yīng)考慮選用菱形截面均速管。


2、靜壓取壓點(diǎn)

均速管有工藝管壁取靜壓及測量管背面中心取靜壓兩種結(jié)構(gòu)。工藝管壁取靜壓的結(jié)構(gòu)可以減小均速管的尺寸,其特性曲線直線性好,但所得差壓值不足背面中心取靜壓所得差壓值的一半,所以對低速流體不宜采用這種結(jié)構(gòu)。

三、混濁流體的測量

均速管流量計的測量對象基本上與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置相同,主要用于干凈的氣體、液體及蒸汽,也可以用于有少量沉積物、粘附物的混濁流體。用于混濁流體時,應(yīng)考慮選用帶下述結(jié)構(gòu)的均速管流量計:
1、排污型均速管
均速管的一端裝有取壓閥,而另一端裝有排污閥,可在運(yùn)行過程中排污。
2、不停車拆裝型均速管
在均速管裝置上裝有球閥,可在運(yùn)行中抽出均速管,然后迅速關(guān)閉球閥。當(dāng)均速管清洗完畢后再打開球閥,重新裝入均速管。這種在線清洗機(jī)構(gòu)可以省去測量管線的旁路閥和旁路管線。
3、吹掃型均速管
采用圖3所示外接管線可以對均速管進(jìn)行間斷吹掃。圖中閥1為全壓取樣閥,閥2為靜壓取樣閥,閥3、4為吹掃閥門。正常測量時,打開閥1、2,關(guān)閉 閥3、4;吹掃時,關(guān)閉閥1、2,打開閥3、4,用介質(zhì)蒸氣或壓縮空氣可對均速管進(jìn)行吹洗。
吹掃型均速管流量計管路示意圖
 圖2  吹掃型均速管流量計管路示意圖


四、流速范圍

一般認(rèn)為,均速管流量計所測流體的雷諾數(shù)應(yīng)大于104,即處于紊流狀態(tài)。這是因為均速管的工作原理屬速度式流量計,是以測量流體在管道內(nèi)平均流速為依據(jù)的,也就是說,它是以點(diǎn)代面地進(jìn)行流量測量,而當(dāng)流體處于層流狀態(tài)時,點(diǎn)代表不了面,測量的精確度就很低了。 '

再從測量差壓值方面考慮,當(dāng)氣體流速低于10米/秒、液體流速低于0.4米/秒時,差壓值大致只有160-200Pa(背面中心取靜壓)或60-70Pa(管壁取靜壓)(見表3、表4)。差壓值這樣低,檢測比較困難,精確度比較低。所以大多數(shù)資料推薦被測氣體的流速應(yīng)大于10米/秒、被測液體的流速應(yīng)大于0.5米/秒。精確的流量測量則要求氣體流速大于15米/秒,液體流速大于1米/秒。對氣體來說,這個流速應(yīng)該是根據(jù)工作狀態(tài)下的體積流量計算出的實際流速。這一點(diǎn)對高溫高壓氣體來說特別重要,因為在高溫狀態(tài)下實際流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流速,而高壓狀態(tài)下實際流速又小于換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流速。


五、均速管流量計直管段要求

由于均速管設(shè)有多對全壓取壓孔,所以對均速管流量計安裝位置前后直管段的要求低于孔板,具體要求見表2。

值得注意的是,國內(nèi)幾乎所有均速管流量計使用說明書引用這張表時,在序號1安裝位置示意圖中都略去了均速管下游側(cè)的彎頭,因此,用戶無法理解“同一平面"“不同平 面”有什么不同,因為不管上游側(cè)彎頭朝什么方向彎,均與主管線在“同一平面"。而表2序號1、2安裝位置示意圖有上游側(cè)及下游側(cè)兩個彎頭,“同一平面”與“不同平面”是指兩個彎頭是否在同一平面上。


文獻(xiàn)中的這張表也有不合情理之處。序號1、2的“均速管流量計安裝位置”示意圖與本文的次序是顛倒的。筆者認(rèn)為序號1在均速管上游側(cè)只一個90°彎頭,而序號2有兩個90。彎頭,序號2要求上游側(cè)直管段更長一點(diǎn)才合理。


某幾個廠的產(chǎn)品說明書在列出表2的同時又加了二張插圖(見圖3),圖名為“均速管所要求的上下游直管段”,圖中表示了在均速管上游側(cè)有一個90°彎頭時,上下游直管段長度各為2D。在均速管設(shè)計選用及現(xiàn)場安裝定點(diǎn)時,設(shè)計人員往往以此圖作依據(jù)。這張插圖近自自文獻(xiàn),原文圖名是“均速管流量計直接裝在彎頭后”,但文獻(xiàn)正文中下述一段說明則沒有被這些廠的使用說明書引用:“而尤其難得的是,均速管流量計可以直接安裝在彎頭后僅兩倍直徑的地方,仍有可能給出穩(wěn)定的示值。在這種情總下,如經(jīng)過單獨(dú)的標(biāo)定,可得到±2%的準(zhǔn)確度,如仍用原給定的流量系數(shù),仍可得到±5%的準(zhǔn)確度。”正確的做法應(yīng)采用本圖的圖名,并在正文中以顯要位置對此圖作必要的說明。

不精確測量時所允許的均速管最小直管段長度示意圖
圖3 不精確測量時所允許的均速管最小直管段長度示意圖
昌暉儀表還建議;在只有圖示4D直管段長度的場所,按上游側(cè)2.5D、下游側(cè)1.5D位置安裝均速管效果可能更好。


六、均速管流量計差壓值估算

用均速管進(jìn)行流量測量,的缺點(diǎn)是差壓值很小,別是對低流速的氣體更是如此。設(shè)計時應(yīng)通過精確計算或估算,求出差壓值,依此確定微差壓變送器的量程。如果無根據(jù)地選定微差壓變送器的量程,往往導(dǎo)致流量計現(xiàn)場投運(yùn)時量程不符、需重新選型的錯誤。而均速管的差壓值估算,比孔板計算要簡單得多。為使設(shè)計選型正確,差壓值估算應(yīng)該是均速管流量計設(shè)計選用過程中的一步。

均速管流量計差壓值可按速算式近似估算:
,公式中△P為差壓值(Pa);Qa為刻度流量(m3/h);K為流量系統(tǒng);D為管道直徑(mm);ρf為流體密度(kg/m3)。對背面中心取靜壓的方式來說,計算時可先按K=0.6來估算差壓;對管壁取靜壓的方式來說,計算時可先按K=1.0來估算差壓。

為了方便估算,列出了圖4及表2、表3。由圖4可方便地估算出流體流速,再按流體種類(氣體、液體),分別査表2、表3,即可由流體流速査出差壓值。


表2  氣體流速與均速管差壓值對照表
氣體流速與均速管差壓值對照表

表3  液體流速與均速管差壓值對照表

液體流速與均速管差壓值對照表
表2是以空氣(20℃時密度1.205千克/立方米)為例計算的,表3是以水(20℃時密度998.2千克/立方米)為例計算的,與空氣密度相近的氣體、與水密度相近的液體,均可參照表2、表3確定差壓值。


如果設(shè)計者手頭上已經(jīng)有某廠產(chǎn)品的使用說明書,而說明書中已經(jīng)提供了流量系數(shù)K的參考值,則可用前述式直接計算差壓值,或者按下列算式求出修正后的差壓值△P

①對背面中心取靜壓的方式來說:△P=△P(0.6/K)2
②對管壁取靜壓的方式來說:△P=△P(1.0/K)2

大多數(shù)均速管流量計出廠時要附標(biāo)定證書,證書上列出單獨(dú)標(biāo)定的流量系數(shù)K值,根據(jù)標(biāo)定證書上所列K值進(jìn)行計算所得差壓值是可靠的,根據(jù)這個差壓值確定微差壓變送器的量程不會錯。但在設(shè)計選用時最多只能知道可供參考的K值,所以估算的結(jié)果可能會有±30~40%的出入。因此,所選擇的微差壓變送器應(yīng)該給△P值留有向上調(diào)及向下調(diào)的余地。
切記:均速管流量計一定要以盡可能準(zhǔn)確的K值進(jìn)行較為精確的差壓值計算,以求微差壓變送器選型盡量正確。
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