差壓式流量計(以下簡稱DPF或流量計)是根�(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。DPF由一次裝�(檢測�)和二次裝�(差壓�(zhuǎn)換和流量顯示儀�)組成。通常以檢測件的型式對DPF分類,如孔扳流量�、文丘里管流量計及均速管流量計等。二次裝置為各種�(jī)�、電�、機(jī)電一體式差壓��差壓變送器和流量顯示及計算儀�,它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及�(biāo)�(zhǔn)�)程度很高的種類規(guī)格龐雜的一大類儀�。差壓計既可用于測量流量參數(shù),也可測量其他參�(shù)(如壓力、物位、密度等)�
▲節(jié)流裝置結(jié)�(gòu)易于�(fù)制,簡單、牢�,性能�(wěn)定可靠,使用期限�,價格低廉�
▲孔板計算采用國際標(biāo)�(zhǔn)與加�
▲應(yīng)用范圍廣,全部單相流皆可測量,部分混相流亦可�(yīng)��
▲標(biāo)�(zhǔn)型節(jié)流裝置無須實(shí)流校�(zhǔn),即可投��
▲一體型孔板安裝更簡�,無須引壓管,可直接接差壓變送器和壓力變送器�
▲采用�(jìn)口單晶硅智能差壓傳感�
▲高精度,完善的自診斷功�
▲智能孔板流量計其量程可自編程調(diào)整�
▲可同時顯示累計流量、瞬時流�、壓�、溫度�
▲具有在�、動�(tài)全補(bǔ)償功能外,還具有自診�、自行設(shè)定量程�
▲配有多種通訊接口
▲穩(wěn)定性高
▲量程范圍寬、大�10�
▲高精度:�0.075[%]
▲高�(wěn)定性:�(yōu)�0.1[%]FS/�
▲高靜壓�40MPa
▲連續(xù)工作5年不需�(diào)�
▲可忽略溫度、靜壓影�
充滿管道的流�,當(dāng)它流�(jīng)管道�(nèi)的節(jié)流件�,如�4.1所示,流速將在節(jié)流件處形成局部收�,因而流速增�,靜壓力降低,于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大,�(chǎn)生的壓差愈大,這樣可依�(jù)壓差來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動連續(xù)性方�(�(zhì)量守恒定�)和伯努利方程(能量守恒定律)為基�(chǔ)的。壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有�(guān),例如當(dāng)節(jié)流裝置形式或管道�(nèi)流體的物理性質(zhì)(密度、粘�)不同�,在同樣大小的流量下�(chǎn)生的壓差也是不同的�
�1 孔板附近的流速和壓力分布
2.2 流量方程
式中 qm--�(zhì)量流�,kg/s;
qv--體積流量,m3/s;
C--流出系數(shù)�
ε--可膨脹性系�(shù)�
β--直徑�,�=d/D;
d--工作條件下節(jié)流件的孔�,m�
D--工作條件下上游管道內(nèi)�,m�
△P--差壓,Pa�
ρl--上游流體密度,kg/m3�
由上式可�,流量為C、ε、d、ρ、△P、�(D)6個參�(shù)的函�(shù),此6個參�(shù)可分為實(shí)測量[d,�,△P,�(D)]和統(tǒng)計量(C、�)兩類�
(1)�(shí)測量
1)d、D �(4�1)中d與流量為平方�(guān)系,其精確度對流量總精度影響較大,誤差值一般應(yīng)控制在�0�05%左�,還�(yīng)計及工作溫度對材料熱膨脹的影�。標(biāo)�(zhǔn)�(guī)定管道內(nèi)徑D必須�(shí)�,需在上游管段的幾個截面上�(jìn)行多次測量求其平均�,誤差不�(yīng)大于±0�3�。除對數(shù)值測量精度要求較高外,還�(yīng)考慮�(nèi)徑偏差會對節(jié)流件上游通道造成不正常節(jié)流現(xiàn)象所帶來的嚴(yán)重影�。因�,當(dāng)不是成套供應(yīng)節(jié)流裝置時,在�(xiàn)場配管應(yīng)充分注意這個問��
2)ρ ρ在流量方程中與△P是處于同等位置,亦就是說,當(dāng)追求差壓變送器高精度等級時,絕不要忘記ρ的測量精度亦�(yīng)與之相匹配。否則△P的提高將會被ρ的降低所抵消�
3)△P 差壓△P的精確測量不�(yīng)只限于選用一臺高精度差壓變送器。實(shí)際上差壓變送器能否接受到真�(shí)的差壓值還決定于一系列因素,其中正確的取壓孔及引壓管線的制�、安裝及使用是保證獲得真�(shí)差壓值的�(guān)鍵,這些影響因素很多是難以定量或定性確定的,只有加�(qiáng)制造及安裝的規(guī)范化工作才能�(dá)到目��
(2)�(tǒng)計量
1)C �(tǒng)計量C是無法實(shí)測的�(指按�(biāo)�(zhǔn)�(shè)計制造安�,不�(jīng)校準(zhǔn)使用),在�(xiàn)場使用時最�(fù)雜的情況出現(xiàn)在實(shí)際的C值與�(biāo)�(zhǔn)確定的C值不相符�。它們的偏離是由�(shè)計、制�、安裝及使用一系列因素造成�。應(yīng)該明確,上述各環(huán)節(jié)全部�(yán)格遵循標(biāo)�(zhǔn)的規(guī)�,其�(shí)際值才會與�(biāo)�(zhǔn)確定的值相符合,現(xiàn)場是難以完全滿足這種要求��
�(yīng)該指出,與標(biāo)�(zhǔn)條件的偏�,有的可定量估算(可�(jìn)行修�),有的只能定性估�(不確定度的幅值與方向)。但是在�(xiàn)�(shí)�,有時不僅是一個條件偏�,這就帶來非常�(fù)雜的情況,因?yàn)橐话阗Y料中只介紹某一條件偏離引起的誤�。如果許多條件同時偏離,則缺少相�(guān)的資料可��
2)ε 可膨脹性系�(shù)ε是對流體通過節(jié)流件時密度發(fā)生變化而引起的流出系數(shù)變化的修正,它的誤差由兩部分組成:其一為常用流量下ε的誤�,即�(biāo)�(zhǔn)確定值的誤差;其二為由于流量變化ε值將隨之波動帶來的誤�。一般在低靜壓高差壓情況,ε值有不可忽略的誤�。當(dāng)△P/P�0.04�,ε的誤差可忽略不計�
選用考慮因素可分�5個方面:儀表性能、流體特�、安裝條�、環(huán)境條件和�(jīng)�(jì)因素,現(xiàn)分述如下�
?�?� 儀表性能
在國際標(biāo)�(zhǔn)ISO5167或國家標(biāo)�(zhǔn)GB/T2624中我們可以見到標(biāo)�(zhǔn)節(jié)流裝置的主要技�(shù)參數(shù),這些參數(shù)包括管徑,直徑比,雷諾數(shù),管壁粗糙度,流出系�(shù)與可膨脹性系�(shù)的計算式及其不確定度�,超出這些參數(shù)以外并非不能使用,例如管�50mm以下�1000mm(對于孔板)以上的節(jié)流裝置,采取�(shí)流校�(zhǔn)仍可�(yīng)�,有時為提高測量精確度亦采取�(shí)流校�(zhǔn),例如標(biāo)�(zhǔn)噴嘴,在�(biāo)�(zhǔn)中其測量精度較低(約2[%]�,而事�(shí)上個別校準(zhǔn)可獲得很高的測量精確�。節(jié)流式DPF的精確度在很大程度上決定于現(xiàn)場的使用條件。如果檢測件的制造質(zhì)量符合要�,則影響其精確度主要是二方面:流體物性參�(shù)的確定和流體流動特性是否符合標(biāo)�(zhǔn)的要�。對于流動特性在安裝條件中再介紹。整套流量計的精確度還決定于差壓變送器和流量顯示儀的精確度。選用高精確度差壓變送器�(yīng)該有一個全面的估計,若節(jié)流裝置流出系�(shù)精度不高,密度數(shù)值不�(zhǔn),則高精度差壓變送器并不能提高整體的精確�。這里�(yīng)特別�(qiáng)�(diào),節(jié)流式DPF是一種從�(shè)�、制造到安裝使用都要求很�(yán)格的流量�,任何一個環(huán)節(jié)不符合標(biāo)�(zhǔn)的要求,�(chǎn)生的誤差有時難以用定量估��
檢測件為�(biāo)�(zhǔn)節(jié)流裝置原則上無須�(shí)流校�(zhǔn),但其前提條件為需符合�(biāo)�(zhǔn)的全部規(guī)定,這點(diǎn)在現(xiàn)場使用往往難以完全滿足,因此使用時附加誤差的估計很重要,有許多資料提供這方面咨�,但都不是可靠的,當(dāng)然是盡量按標(biāo)�(zhǔn)的規(guī)定去�。這從另一方面顯示節(jié)流式DPF的精確度提高有一定潛�,只要精益求�,其精確度是可以提高的�
�(guān)于儀表性能的提�,前面我們已�(jīng)介紹了近年來國內(nèi)外的一些措施,它說明雖然節(jié)流式DPF是一種古老的流量�,它仍在隨著時代科技�(jìn)步不斷在開拓自己的前�.
�2)流體特�
流體特性分二方面考慮�
a)流體物性參�(shù)(密�、粘�、等熵指�(shù)等)的確�。一般這些參數(shù)是根�(jù)壓力、溫度和流體組份計算出來�,這里影響參數(shù)精確度有壓力溫度和組分測量的精確度以及物性參�(shù)與這些參數(shù)函數(shù)�(guān)系的精確度二方面。應(yīng)該指�,對于混合物這些函數(shù)�(guān)系的精確度存在較大問�,這時若能采用密度計直接確定介�(zhì)密度是的,但是由于實(shí)際條件并不是總能做到��
一個重要問題應(yīng)特別注意,一般物性參�(shù)是在節(jié)流裝置設(shè)計時提供�,它在投用后可能�(fā)生變�,因此流量計投用后應(yīng)該再次確�(rèn)其正確性,工藝過程中壓力溫度如果波動較大亦�(yīng)采取�(bǔ)償(修正)措��
b)流體的腐蝕、磨�、結(jié)�、臟污等特性的影響,這些特性對流量計使用的可靠性關(guān)系很�。由于節(jié)流式DPF是依�(jù)節(jié)流裝置的幾何形狀及尺寸來確定測量信號�,任何偏離投用時的形狀和尺寸都會使信號�(fā)生偏�。這些特性對檢測件的影響是隨時間而變的,因此定期檢查檢測件應(yīng)該是使用必須遵守的規(guī)�。這些特性有時連工藝人員都吃不�(zhǔn),要定量確定它更是困難的�。因�,定期檢查檢測件和積累使用經(jīng)�(yàn)更為重要�
?�?)安裝條�
為使�(biāo)�(zhǔn)節(jié)流裝置符合幾何相似和動力�(xué)相似,以便采用標(biāo)�(zhǔn)文件給定的流出系�(shù),除節(jié)流裝置結(jié)�(gòu)及制造應(yīng)符合�(biāo)�(zhǔn)�(guī)定外,安裝條件是保證幾何相似和動力學(xué)相似的重要方�。安裝要求包括管道條�,管道連接情況,取壓口�(jié)�(gòu),節(jié)流裝置上下游直管段長度以及差壓信號管路的敷設(shè)情況��
�(biāo)�(zhǔn)�(guī)定�(jìn)入節(jié)流裝置流體應(yīng)為充分發(fā)展管流和定常流(亦稱�(wěn)定流)。為得到充分�(fā)展管�,在節(jié)流裝置上游側(cè)各種阻流件必須配備相�(yīng)的直管段長度,如果現(xiàn)場不能滿足長度要�,可以安裝流動調(diào)整器(亦稱整流器)以縮短必要的直管段長度。但是標(biāo)�(zhǔn)中只列舉有限類型的阻流件,而現(xiàn)場阻流件類型�(yuǎn)超過�,另外標(biāo)�(zhǔn)中各種阻流件的數(shù)�(jù)是在�(jìn)入該類型流動為充分發(fā)展管流條件得到的,而現(xiàn)場幾種阻流件串接一起是�(jīng)常遇到的,亦就是�,�(jìn)入阻流件的流動并非充分發(fā)展管�,在這種情況�,要得到可靠的測量惟有安裝流動調(diào)整器�
�(biāo)�(zhǔn)�(guī)定流體流動必須是�(wěn)定的,或僅隨時間緩慢變化,這種定常流條件在�(xiàn)場是很難完全滿足�,偏離這種條件會帶來多大附加誤差一直是流量測量課題之一。引起非定常流的情況是很多的,例如原動機(jī)(往�(fù)式發(fā)動機(jī)、壓氣機(jī)、泵、風(fēng)�(jī)等)�(chǎn)生的;控制閥頻繁動作�(chǎn)生的;管線自激振蕩,特別是在有諧振時引起的�
工藝管件(閥、彎�、支管等)使流體分離�(chǎn)生的;整個流動系�(tǒng)布置引起�;混相流中某些流型引起的等等�1998年ISO�(fā)表關(guān)于脈動流測量的技�(shù)報告ISO/TR3313�1998《Measurement of fluid flow in closed conduits-Guidelines on the effects of flow pulsations on flow measurement instruments�。它給予采用節(jié)流式DPF測量脈動流的有關(guān)�(shù)�(jù)�
?�?)環(huán)境條�
節(jié)流式DPF的二部分差壓變送器和流量顯示儀裝備有電子器件及微機(jī)等,它們對�(huán)境條件的要求與其它電子儀器儀表是一樣的,這里不再多談。這里談一下關(guān)于一體式DPF的環(huán)境條件問�,幾乎所有流量計都有一體式和分離式兩種型式,以前節(jié)流式DPF大都采用分離�,由于分離式中差壓信號管路存在諸多弱�(diǎn),近年出�(xiàn)的一體式受到用戶的歡�,但是亦�(yīng)看到由于一體式把差壓顯示部分與節(jié)流裝置安裝在一起,對差壓顯示儀的要求就提高�,它�(yīng)適應(yīng)�(xiàn)場環(huán)境條件,顯然它比控制室里的環(huán)境條件要�(yán)酷了,比如現(xiàn)場管線振動及�(qiáng)電磁場干擾等,因此應(yīng)該根�(jù)�(shí)際情況來決定采用哪一種型式較合適�
?�?)經(jīng)�(jì)因素
�(jīng)�(jì)因素包括購置�(fèi)、安裝費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、校�(yàn)�(fèi)、維�(hù)�(fèi)及備品備件等,現(xiàn)分述如下:
a)購置費(fèi)� 與其它型式流量計相比,流量計的檢測件(節(jié)流裝置)的購置費(fèi)用較便宜,但亦應(yīng)考慮其它二部分:差壓變送器和流量顯示儀加在一起則整套儀表就不一定便宜了�
b)安裝費(fèi)� 差壓信號管路的安裝費(fèi)用較高考慮到有時尚需配備各種輔助�(shè)備,如冷凝器、集氣器、沉降器以及隔離器等,因此采用一體式可降低安裝費(fèi)��
c)運(yùn)行費(fèi)� �(yùn)行費(fèi)主要考慮壓損�(chǎn)生的能�,尤其大口徑時更�(yīng)注意,常用的節(jié)流裝置孔板與噴嘴都是高壓損的檢測�,但相比之下噴嘴比孔板的壓損要小得多(約�30[%]-50[%])。為降低�(yùn)行費(fèi)采用低壓損節(jié)流裝�,但一般低壓損節(jié)流裝置的購置�(fèi)又較�,兩者應(yīng)仔細(xì)核算一下采用哪種較合算�
d)校�(yàn)�(fèi)� 對于�(biāo)�(zhǔn)節(jié)流裝置無須實(shí)流校�(yàn)這是其主要優(yōu)�(diǎn),但節(jié)流裝置的幾何校驗(yàn)�(fèi)用還是需要的,對于用戶免�(shí)流校�(yàn)不僅是節(jié)省費(fèi)用問題,它還帶來許多免麻煩的��
e)維�(hù)�(fèi)� 流量計檢測件牢固可靠,與具有可動檢測件(如渦�、容積式)流量計相比維護(hù)�(fèi)較少,但是流量計其它二部分差壓顯示儀還是有一定維�(hù)�(fèi)��
f)備品備件: 流量計昂貴部分(差壓顯示儀)通用性強(qiáng),在大中型企�(yè)備品備件較節(jié)省便利�
維庫電子�,電子知�,一查百��
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