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淮安金鼎自動(dòng)化儀表有限公司
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江蘇金鼎自動(dòng)化儀表有限公司 :姚佳明
1.序言(概述)
以孔板、噴嘴和文丘利管為代表的差壓式流量計(jì)成功地應(yīng)用于工業(yè)已愈百年。在積累大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)化差壓式流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)ISO5167—1、ISO5167—2、ISO5167—3和ISO5167—4已于2003年3月由標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)正式公布執(zhí)行。所謂“標(biāo)準(zhǔn)化”就是無(wú)須實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)而確定差壓與流量的關(guān)系,并可估算其測(cè)量誤差。目前在全部流量計(jì)中只有這種流量計(jì)是*一種能達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)的流量計(jì)。
孔板流量計(jì)由于已標(biāo)準(zhǔn)化且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固;易于復(fù)制,通用性強(qiáng),價(jià)格低廉而獲得相當(dāng)廣泛的大量應(yīng)用。然而,孔板流量計(jì)由于它自身結(jié)構(gòu)上的缺陷也有一些重大的缺點(diǎn);如流出系數(shù)不穩(wěn)定,、線性差,重復(fù)性不高,準(zhǔn)確度因受諸多因素影響也不高,易積污和易被磨損,壓損較大,量程比(范圍度)小,現(xiàn)場(chǎng)安裝條件高,要求的直管段過(guò)長(zhǎng)等。
對(duì)產(chǎn)生差壓的節(jié)流裝置的優(yōu)化改進(jìn)工作一直沒(méi)有中斷,對(duì)其尺寸、節(jié)流件的幾何形式與參數(shù),入口邊緣剖面,取壓與節(jié)流方式,可更換孔板的研制工作一直在進(jìn)行。例如:為測(cè)量臟污流體的流量已開發(fā)出的非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置大至有:圓缺孔板、偏心孔板、楔形孔板、耐磨孔板、環(huán)形孔板、彎管(彎頭)等。這種完善、改進(jìn)的工作直到80年代中期才發(fā)展成質(zhì)的飛躍,即:將流體節(jié)流收縮到管道中心軸線附近的概念從根本上改變成利用同軸安裝在管道中的V形尖圓錐將流體逐漸地節(jié)流收縮到管道的內(nèi)邊壁。通過(guò)測(cè)量此V形內(nèi)錐體前后的差壓來(lái)測(cè)量流量。這種V形內(nèi)錐式(VNZ)流量計(jì)為差壓式流量計(jì)揭開了嶄新的一頁(yè)。經(jīng)過(guò)10多年來(lái)的多次測(cè)試和應(yīng)用,目前人們已普遍地理解它并且接受它作為一種更有效的流量?jī)x表。實(shí)踐證明:利用VNZ流量計(jì)能在更短的直管段條件下,以更寬的量程比對(duì)潔凈或臟污流體實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確更有效的流量測(cè)量。本章將詳細(xì)論證它的工作原理、結(jié)構(gòu)、整機(jī)系統(tǒng)組成;主要技術(shù)性能與指標(biāo);優(yōu)缺點(diǎn)、典型產(chǎn)品剖析和典型應(yīng)用實(shí)例與經(jīng)驗(yàn)等。
2.工作原理
總的說(shuō)來(lái),差壓式流量計(jì)的工作基于如下事實(shí):如果流體流經(jīng)一個(gè)收縮(節(jié)流)件時(shí),流體將被加速。這種流體的加速將使它的動(dòng)能增加,而同時(shí)按照能量守恒定律,在流體被加速處它的靜壓力一定會(huì)降低一個(gè)相對(duì)應(yīng)的值。能量守恒定律告訴我們:在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中,流體的總能量是一個(gè)常數(shù)。為進(jìn)一步進(jìn)行定量分析。
在橫截面1處,流體的平均流速是V1,其密度是ρ1,管道在橫截面1處的橫截面積是A1;當(dāng)流體流過(guò)橫截面2時(shí),相應(yīng)的平均流速是V2,密度是ρ2,橫截面積是A2,根據(jù)流體流動(dòng)連續(xù)性原理有如下關(guān)系式:V1·A1·ρ1=V2·A2·ρ2………………(1)
如果流體是液體,可認(rèn)為在收縮前、后其密度不變,即
ρ1=ρ2=ρ
所以液體的體積流量:qV=V1·A1=V2·A2…………………(2)
根據(jù)別努利方程(能量守恒定律),在水平管道上Z1=Z2,則有如下關(guān)系式中:
——被測(cè)介質(zhì)的可膨脹性系數(shù),對(duì)于液體 =1;對(duì)氣體、蒸氣等可壓縮流體 <1;
qv——流體的體積流量,[m3/s];(工況下流體的體積流量);
qm——流體的質(zhì)量流量,[㎏/S];
d——工作狀況下節(jié)流件的等效開孔直徑,[m](對(duì)于孔板是孔徑,對(duì)于文丘得管是喉徑,對(duì)于VNZ流量計(jì)是等效開孔直徑);
△P—差壓,△P=P1-P2;[Pa];
ρ1——工作狀況下,節(jié)流件(前)上游處流體的密度,[㎏/m3];
C——流出系數(shù),[—] 無(wú)量綱;
β——直徑比[—]無(wú)量綱。β=d/D。
如果要求有高準(zhǔn)確度的測(cè)量結(jié)果,如要求不確定度是±0.5%的流量值,那么就需要在規(guī)定的流量范圍和相對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn),即標(biāo)定出C值。如果±1%到2%的精度是可以接受的,那么對(duì)于孔板、噴嘴和文丘利管等標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置可以根據(jù)國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)ISO-5167(2003)或我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定C(流出系數(shù)值)。
當(dāng)要求有高精度(約±0.5%)的流量測(cè)量結(jié)果時(shí),對(duì)每一個(gè)VNZ流量計(jì)都需進(jìn)行單獨(dú)校準(zhǔn)。通常是在制造廠的標(biāo)準(zhǔn)裝置上或在可溯源至國(guó)家基準(zhǔn)的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)C系數(shù)的工作。當(dāng)雷諾數(shù)Red等于或大于8000時(shí),VNZ流量計(jì)的重復(fù)性為0.1%.
3.關(guān)于差壓式流量計(jì)的分類
以往采用有差壓式流量計(jì)的分類原則大致上有以下三種:
3.1 按產(chǎn)生差壓的作用原理分類:包括分類類型有:(1)節(jié)流式;(2)動(dòng)壓式;(3)水力阻力式;(4)離心式;(5)動(dòng)壓增壓式;(6)射流式。其中節(jié)流式是差壓流量計(jì)的主要品種,關(guān)于節(jié)流式差壓計(jì)進(jìn)一步合理分類將在下文作專題論述。
3.2 按結(jié)構(gòu)形式分類:包括(1)標(biāo)準(zhǔn)孔板;(2)標(biāo)準(zhǔn)噴嘴;(3)經(jīng)典文丘利管;(4)標(biāo)準(zhǔn)文丘利噴嘴;(5)圓缺孔板;(6)耐磨孔板;(7)環(huán)形孔板;(8)錐形入口孔板等約20多種,詳見(jiàn)文獻(xiàn)。
3.3 按用途分類又可分為(1)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置;(2)臟污流節(jié)流裝置;(3)低雷諾數(shù)節(jié)流裝置;(4)低壓損節(jié)流裝置;(5)寬量程節(jié)流裝置;(6)小管徑節(jié)流裝置;(7)臨界流節(jié)流裝置等。
依據(jù)流體通過(guò)節(jié)流件時(shí),部分靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能,因而產(chǎn)生差壓的原理工作。其檢測(cè)件被稱為節(jié)流裝置。按照流體被節(jié)流件節(jié)流的方式,即實(shí)現(xiàn)流體收縮的方式,可將節(jié)流裝置細(xì)分為以下的兩大類,共四個(gè)小類,這樣有助于從分類學(xué)的高度認(rèn)識(shí)各種節(jié)流裝置由于其自身結(jié)構(gòu)所決定的優(yōu)缺點(diǎn);
3.4.1 中心收縮式節(jié)流裝置
利用節(jié)流件將被測(cè)流體節(jié)流集中收縮到管道中心軸線附近的節(jié)流,這是到目前為止絕大多數(shù)節(jié)流式流量計(jì)所采用的節(jié)流方式,在該大類中,又可分成以下兩個(gè)小類:
3.4.1.1 中心突然收縮式節(jié)流裝置:
即流體流入節(jié)流裝置后,預(yù)先沒(méi)有流經(jīng)任何預(yù)收縮件而突遇節(jié)流件并在管軸中心線附近形成收縮的節(jié)流裝置,它的典型代表就是標(biāo)準(zhǔn)孔板。
3.4.2.1 中心逐漸收縮式節(jié)流裝置
流體進(jìn)入節(jié)流裝置后,先經(jīng)逐漸收縮段,然后進(jìn)入中心軸線附近的喉部,zui后經(jīng)擴(kuò)散段而流出節(jié)流裝置,它以經(jīng)典文丘利管為代表。
經(jīng)典文丘利管
由于實(shí)現(xiàn)了逐漸收縮與擴(kuò)散,壓損較小。一般說(shuō)來(lái),文丘利管的流出系數(shù)接近于1,但是由于磨損和使用,此流出系數(shù)可能有變化。文丘利管的主要缺點(diǎn)有:(1)安裝費(fèi)用高;(2)要求的上游直管段較長(zhǎng)(與阻流件及β值有關(guān));(3)不適合于測(cè)量含濕(或冷凝液)的氣體;(4)測(cè)量含固體顆粒的流體時(shí),易于被堵塞;(5)當(dāng)用于大口徑管線時(shí),文丘利管體積龐大,而且非常笨重,價(jià)格昂貴;(6)量程比?。▋H5:1);(7)總重量太大;(8)鋪設(shè)的總長(zhǎng)度太長(zhǎng)。
3.4.2 邊壁收縮式節(jié)流裝置
利用同軸安裝在管道中的節(jié)流件,將流體節(jié)流,收縮到管道的內(nèi)邊壁附近,讓流體流過(guò)由節(jié)流件與管內(nèi)壁所形成間隙,從而形成節(jié)流件前后的差壓;通過(guò)測(cè)量此差壓ΔP,實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量??梢苑譃橐韵聝深悾?/span>
3.4.2.1 突然收縮式:可以用環(huán)形孔板[16]作為此類節(jié)流裝置的典型代表。
環(huán)形孔板
環(huán)形孔板是一個(gè)實(shí)現(xiàn)流體在邊壁突然收縮的節(jié)流裝置,它由一個(gè)被同軸安裝在測(cè)量管中的圓盤、三腳支架和中心軸管組成。由盤上測(cè)量全(滯止)壓力的測(cè)壓孔所測(cè)得的上游壓力和圓盤上朝向下游的取壓孔所測(cè)得的下游壓力經(jīng)中心軸傳送到差壓變送器。環(huán)形孔板的優(yōu)點(diǎn)是既能疏泄管道底部的液體或固體顆粒又能使被測(cè)液體中的氣體或蒸氣沿管道頂部通過(guò),排出節(jié)流裝置。對(duì)于臟污流體,朝向上游的取壓孔仍有被堵塞的危險(xiǎn)。關(guān)于與管道尺寸之間的相互關(guān)系的數(shù)據(jù)目前公布的很少,僅有一些在常用β值下,用環(huán)形孔板測(cè)量干凈空氣流量的數(shù)據(jù)。
3.4.2.2 逐漸收縮式:以V形內(nèi)錐流量計(jì)為代表利用同軸安裝在測(cè)量管中的V形尖圓錐,將流體逐漸地節(jié)流,收縮到管道內(nèi)壁附近。通過(guò)測(cè)量此V形內(nèi)錐體前后的差壓來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量,如圖5所示。通過(guò)以上的分類學(xué)分析,可以看清,人類對(duì)節(jié)流式流量計(jì)的改進(jìn)進(jìn)程,V形內(nèi)錐流量測(cè)量節(jié)流裝置是對(duì)已有節(jié)流式流量計(jì)改進(jìn)完善的必然結(jié)果。
圖5 V形內(nèi)錐式節(jié)流裝置
4. V形內(nèi)錐式節(jié)流裝置的基本原理與結(jié)構(gòu)
V形內(nèi)錐式節(jié)流裝置包括一個(gè)在測(cè)量管中同軸安裝的尖圓錐體和相應(yīng)的取壓口。該測(cè)量管是預(yù)先精密加工好的,在尖圓錐體的兩端產(chǎn)生差壓。此差壓的高壓(正壓)是在上游流體收縮前的管壁取壓口處測(cè)得的靜壓力,P1如圖5所示,而低壓力(負(fù)壓)則是在圓錐體朝向下游端面,錐中心軸處所開取壓孔處壓力P2。該圓錐體的*朝向來(lái)流,該圓錐體與其尾隨面之間是一個(gè)尖銳的銳角。此交合面的邊緣使得流體在進(jìn)入下游的低壓區(qū)之前有一個(gè)平滑的過(guò)渡區(qū),如圖5所示。
由于流體不是被迫收縮到管道中心軸線附近,并且也不再是一個(gè)阻擋物(節(jié)流件)令流體突然改變流動(dòng)方向,而是利用這種結(jié)構(gòu)新穎的內(nèi)錐式節(jié)流裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)流體的逐漸朝向管內(nèi)邊壁的收縮(節(jié)流),使V形內(nèi)錐式流量計(jì)具有了一系列*的優(yōu)點(diǎn)。這種流量計(jì)在其節(jié)流件的下游只會(huì)產(chǎn)生高頻低幅的喘流(小渦流),因而差壓變送器所測(cè)量的差壓ΔΡ信號(hào)是低噪聲信號(hào)。這樣在低壓力的取壓孔處可以測(cè)得靈敏度(分辨率)優(yōu)于2.5毫米水柱的壓力。這就使只用一個(gè)差壓變送器就獲得很寬的量程比(范圍度)(量程比可大于15比1)和很好的重復(fù)性,重復(fù)性優(yōu)于±0.1%成為可能。
4.1 V錐技術(shù)的特征
所有各種節(jié)流式差壓流量計(jì)都使用同一形式的數(shù)學(xué)方程式,普遍適用的計(jì)算工況下實(shí)際流量的公式,如式(5)、式(6)所示。只是在確定尺寸和具體實(shí)現(xiàn)流量方面,各種節(jié)流式流量計(jì)有某些微小的差別。對(duì)于V形內(nèi)錐式節(jié)流裝置,在公式(5)或公式(6)的流量計(jì)算公式中,應(yīng)采用等效的開孔直徑和等效的β值。例如,在如下的公式(5)和公式(6)中,應(yīng)該用等效值(D2- )取代d2,式中dv—尖圓錐體zui大橫截面,圓的直徑:
對(duì)于VNZ流量計(jì),應(yīng)該用(D2-dV2)取代以上兩式中的d2
dV———尖錐體zui大橫截面,圓的直徑,m;
對(duì)于VNZ流量計(jì)應(yīng)該用一個(gè)等效的β值(βV)代入以上的(5)和(6)式取代公式中原有的β值。這個(gè)工況下等效的β值—βV,可按如下公式求出:
式中:D—工況下測(cè)量管的內(nèi)徑,m
dv—工況下尖錐體zui大橫截面處,圓的直徑,m
βV—VNZ節(jié)流裝置的等效直徑比[—]無(wú)量綱;
可按下式計(jì)算dV:
dV= ………………(8)
式中dv和D皆指在工況條件下的尺寸。
與孔板(或噴嘴)類同的節(jié)流件等效開孔直徑dˊ=βV·D………(9)
4.2 VNZ流量計(jì)的氣體可膨脹性系數(shù)
如果被測(cè)介質(zhì)是氣體,則必須使用氣體可膨脹性系數(shù) 來(lái)修正別努利方程。這是因?yàn)樵诠?jié)流件兩端由于壓力變化所造成的氣體密度ρ的變化并不適用于液體。對(duì)于氣體,必須用 乘以C(即用 來(lái)修正流出系數(shù)C)。對(duì)于VNZ流量計(jì)的 的計(jì)算公式[5]如下:
=1-(0.649+0.696β4)· ……………………(10)
式中:
△P-一般指在常用流量下,內(nèi)錐前后的常用差壓;
β—VNZ節(jié)流裝置的等效直徑比,即βV;
k—被測(cè)介質(zhì)(可壓縮流體)的等熵指數(shù);
P1—工況下節(jié)流件(內(nèi)錐)上游取壓孔處可壓縮流體的靜壓Pa;
△P與P1應(yīng)取相同的壓力單位。
對(duì)于每一個(gè)VNZ流量計(jì),在流量公式中所采用的流出系數(shù)C是通過(guò)流量標(biāo)定而獲得的。C的典型數(shù)值范圍是0.75~0.85。對(duì)于氣體或蒸汽介質(zhì)的可膨脹性系數(shù) 可按式(10)計(jì)算。一個(gè)VNZ流量計(jì)由VNZ節(jié)流裝置、差壓信號(hào)管線,三閥組組件、差壓變送器及流量計(jì)算及顯示儀組成,其整機(jī)接線示意圖如以下圖6所示。
圖6 YNZ流量計(jì)整機(jī)接線示意圖[6]
4.3 VNZ節(jié)流裝置的三種結(jié)構(gòu)型式
4.3.1精密測(cè)量管型,如圖7所示,其口徑范圍一般從 15mm~900mm。
4.3.2維夫(Wafer)式,即法蘭夾裝式,如圖8所示,其口徑范圍從15mm~150mm。
4.3.3 插入(帶頂部管壁)式,如圖9所示,其口徑范圍是150mm至1800mm,由于無(wú)法進(jìn)行校準(zhǔn),精度較差,不確定度在3%到5%之間,測(cè)量值的重復(fù)性仍然很好。
圖7 精密測(cè)量管型 圖8 維夫式 圖9 插入式
5. VNZ流量計(jì)的主要性能指標(biāo)與特點(diǎn):
5.1 在精密測(cè)量管中的內(nèi)錐的標(biāo)準(zhǔn)等效直徑比
βV=0.45, 0.55, 0.65, 0.75和0.85
5.2 在各種阻流件的下游安裝VNZ流量計(jì)時(shí),所要求的直管段都大大縮短,一般上游要求有0至3D的直管段(當(dāng)流量計(jì)安裝在閥門的下游時(shí),要求3D);下游要求有0至1D的直管段。
例如:經(jīng)測(cè)試將 VNZ流量計(jì)安裝在單彎頭之后,在0至20D的距離內(nèi),流出系數(shù)C的變化全部在±0.5%以內(nèi),如圖10(a)所示;
將VNZ流量計(jì)安裝在不在同一平面的雙彎頭后,在0至100D的距離內(nèi), 流出系數(shù)C變化全部在±1%以內(nèi),如圖10(b)所示;
5.3 在絕大多數(shù)的使用場(chǎng)所,VNZ流量計(jì)的測(cè)量度達(dá)±0.5%;
5.4 重復(fù)性為±0.1%;
5.5 典型的范圍度(量程比)為15:1;
5.6 zui小雷諾數(shù)為8000,對(duì)于雷諾數(shù)低于8000的場(chǎng)所,要采用一個(gè) 擬合的關(guān)系式;
5.7沿測(cè)量管的內(nèi)壁由被測(cè)流體自行實(shí)現(xiàn)*的自清掃,所以可以自行消除液中的含氣或氣中的含液以及氣或液中所含的固體顆粒,將它們吹向下游,始終確保無(wú)污物在流量計(jì)中沉積或堆積;
5.8采用標(biāo)準(zhǔn)化的圓錐尺寸,可以減小壓損并增大流量測(cè)量范圍;
圖10(a)VNZ 流量計(jì)在一個(gè)單彎頭的下游
圖10(b)VNZ 流量計(jì)在不在同一平面的雙彎頭的下游
圖注:圖中的βv.cone即等效直徑比βV
5.9測(cè)量管中的設(shè)計(jì)壓力可達(dá)4Mpa或6Mpa。
5.10工作溫度可達(dá)到370℃或更高(如640℃)。
5.11在V形錐的下游能更好的實(shí)現(xiàn)流體的混合,它是一個(gè)良好的混合器。
6. VNZ流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)
6.1優(yōu)點(diǎn)
6.1.1準(zhǔn)確度優(yōu)于實(shí)測(cè)流量的±0.5%,根據(jù)報(bào)導(dǎo)[15],在CEESI的依阿華(IOWA)的天然氣大流量測(cè)試裝置上曾對(duì)一批口徑從457mm至711mm的VNZ流量計(jì)進(jìn)行了測(cè)試,其不確定度從±0.118%到±0.203%不等,對(duì)兩個(gè)相同口徑(660mm)的VNZ流量計(jì)測(cè)試后,所有測(cè)試點(diǎn)的總離散度在±0.55%以內(nèi)。該不確定度水平可與其他各種氣體流量計(jì)相比;
6.1.2這種流量計(jì)的量程比:典型值為15:1,至少可有10:1的量程比;
6.1.3重復(fù)性優(yōu)于±0.1%;
6.1.4安裝時(shí)所要求直管段很短,上游要求0至3D,下游要求0至1D;不需要在VNZ流量計(jì)的上游安裝流動(dòng)調(diào)整器;
6.1.5流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是流體掃過(guò)型結(jié)構(gòu),不可能截留流體中任何夾帶的氣,液或固相污物,非常適用于臟污流體的流量測(cè)量,如焦?fàn)t煤氣,濕氣體等;
6.1.6特殊設(shè)計(jì)的內(nèi)錐體可以減弱被測(cè)壓力(差壓)場(chǎng)中脈動(dòng)(振蕩)的幅值,從而減小差壓信號(hào)中的噪聲;
6.1.7無(wú)可動(dòng)部件;
6.1.8當(dāng)流體流經(jīng)具有特殊廓形的內(nèi)錐體時(shí),會(huì)在其周邊形成邊界層并疏導(dǎo)流體離開錐體尾部的邊緣,從而減少它被磨損的可能性;
6.1.9由于壓損小,適用于低靜壓流體的流量測(cè)量的使用場(chǎng)合,如煙道氣;
6.2缺點(diǎn):
6.2.1當(dāng)要求VNZ流量計(jì)具有優(yōu)于±0.5%的度,對(duì)每一臺(tái)流量計(jì)都要求在盡可能接近使用條件的校準(zhǔn)裝置上對(duì)它進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn),即標(biāo)定它的流出系數(shù)C;
6.2.2 VNZ流量計(jì)尚未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的程度;
6.2.3由于結(jié)構(gòu)上原因,無(wú)法用一臺(tái)VNZ流量計(jì)適應(yīng)雙向流的流量測(cè)量要求。
各種流量計(jì)所適用的流體范圍一覽表
流體 Meter類形 | 潔凈氣 /液體 | 臟污氣 /液體 | 腐蝕性 液 體 | 粘性 液體 | 磨蝕 漿液 | 含纖維 漿 液 | 低流速 流 體 | 蒸汽(氣)氣 體 | 高溫 流體 | 低溫 流體 | 不充滿 管 道 | 非牛頓流 體 | 明渠 |
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節(jié)流式差壓流量計(jì) | VNZ | ○ | ○ | ○ | ◎ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ╳ | ╳ | ╳ |
孔板 | ○ | ◎ | ○ | ◎ | ╳ | ╳ | ○ | ○ | ○ | ○ | ╳ | ○ | ╳ |
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文丘利管 | ○ | √ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ╳ | ◎ | ╳ |
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噴嘴 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ╳ | ◎ | ╳ |
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畢托管 | ○ | ◎ | √ | ◎ | ╳ | ╳ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ╳ | ╳ | ╳ |
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彎頭 | ○ | √ | √ | ◎ | √ | ◎ | ╳ | ○ | ◎ | ◎ | ╳ | ◎ | ╳ |
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電磁 | ○液 | ○液 | ○液 | ○V | ○ | ○ | √ | ╳ | ◎ | ╳ | ◎ | √ | ◎ |
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質(zhì)量流量計(jì) | 科氏力 | ○ | ○ | √ | ○ | ○ | √ | √ | ◎ | ◎ | ◎ | ╳ | ○ | ╳ |
量熱式 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | √ | ○ | ◎ | ╳ | ╳ | ◎ | ╳ |
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流體振蕩形流量計(jì) | 渦街 | ○ | √ | √ | ◎ | ╳ | ╳ | ╳ | ○ | ◎ | ◎ | ╳ | ╳ | ╳ |
射流 | ○ | ◎ | √ | ◎ | ╳ | ╳ | ╳ | ╳ | ◎ | ◎ | ╳ | ╳ | ╳ |
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旋進(jìn)旋渦 | ○ | ╳ | ◎ | ◎ | ╳ | ╳ | ╳ | ○ | ◎ | ╳ | ╳ | ╳ | ╳ |
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容積式 | ○ | ╳ | ◎ | ○ | ╳ | ╳ | ○ | ○ | ◎ | ◎ | ╳ | ╳ | ╳ |
|
靶式 | ○ | √ | √ | √ | ◎ | ╳ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ╳ | ◎ | ╳ |
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渦輪 | ○ | ◎ | ◎ | √ | ╳ | ╳ | ◎ | ○氣 | √ | ◎ | ╳ | ╳ | ◎ |
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超聲 | 傳播時(shí)間 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ╳ | ╳ | ◎ | ◎ | ╳ | ◎ | ╳ | ◎ | ╳ |
多普勒法 | ╳ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ╳ | ╳ | ╳ | ╳ | ◎ | ╳ |
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變面積式 | ○ | √ | √ | √ | ╳ | ╳ | ◎ | ○ | √ | ╳ | ╳ | ╳ | ╳ |
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堰與槽 | ○ | √ | ◎ | ╳ | ◎ | ◎ | √ | ╳ | ╳ | ╳ | ○ | ╳ | ○ |
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圖例:○—設(shè)計(jì); ◎ —在一定條件下可用(向廠家咨詢); √—通??捎茫?╳—不適用。
7.典型產(chǎn)品剖析:
7.1從速度分布,流動(dòng)調(diào)整及直管段要求作橫向剖析.
為了獲得好的速度分布并且將旋轉(zhuǎn)二次流(渦流)從被測(cè)流體中消除,并且為了盡可能的縮短流量計(jì)上下游的直管段,大多數(shù)的流量計(jì),如節(jié)流差壓式、超聲、渦輪或渦街流量計(jì)都要求在其上游安裝流動(dòng)調(diào)整器?,F(xiàn)根據(jù)公布的ISO標(biāo)準(zhǔn)(或標(biāo)準(zhǔn)草案)以及我國(guó)相應(yīng)的國(guó)標(biāo)分別對(duì)幾種主要流量進(jìn)行剖析并與VNZ流量計(jì)作對(duì)比.
7.1.1傳統(tǒng)的節(jié)流差壓式流量計(jì):
ISO5167的修訂已有10多年的歷史,2003年3月標(biāo)準(zhǔn)化組織終于正式公布了新修訂的ISO5167新標(biāo)準(zhǔn).這個(gè)ISO5167新標(biāo)準(zhǔn)所修改的主要內(nèi)容有:[7.8]
7.1.1.1根據(jù)大量數(shù)據(jù)回歸的R/G公式取代了原來(lái)的Stolz公式;(參,見(jiàn)ISO5167-2:2003[E],5.3.2.1節(jié),流出系數(shù)C);
7.1.1.2在沒(méi)有流動(dòng)調(diào)整器的條件下,對(duì)孔板(或文丘利管)與一些上游阻流件之間所要求的zui小直管段提出了全新的及更長(zhǎng)的要求,詳見(jiàn)ISO5167-2:2003(E),表3,P.16以及本冊(cè)的表1、表2及表3。
7.1.1.3如在孔板上游安裝流動(dòng)調(diào)整器,則可以適當(dāng)縮短孔板上游直管段,詳見(jiàn)ISO5167-2:2003(E),表4,P.23;
7.1.1.4 采用新公式來(lái)計(jì)算孔板的可膨脹性系數(shù)(具體請(qǐng)參見(jiàn)ISO5167-2:2003(E),5.3.2-2節(jié))
7.1.1.5修訂了關(guān)于孔板的不同軸度,不平面度及孔板上游管道粗糙度的限制要求。
與修訂前ISO-5167相比較,以上5條都是有實(shí)質(zhì)性變化的內(nèi)容,其中zui主要的一條變化就是對(duì)孔板等節(jié)流裝置的上游zui小直管段提出了全新的和加長(zhǎng)的要求.現(xiàn)僅舉一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明ISO5167新舊標(biāo)準(zhǔn)的變化:如果將一個(gè)β值為0.6的孔板安裝在單個(gè)90°彎頭之后,那么按舊標(biāo)準(zhǔn)要求的上游zui小直管段L1 =18D。新標(biāo)準(zhǔn)則要求L1=42D,新舊標(biāo)準(zhǔn)所要求zui小直管段的差值△L1=+24D,現(xiàn)在ISO5167-2:2003(E)新標(biāo)準(zhǔn)已正式公布,原有的按老標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)計(jì)選定的L1 ,由于太短(僅18D),該孔板流量計(jì)已不符合新標(biāo)準(zhǔn)的要求,在此種情況下*補(bǔ)救的辦法就是按新標(biāo)準(zhǔn)4的要求,在該β=0.6的孔板的上游13D處安裝一個(gè)19根管束的流動(dòng)調(diào)整器,安裝工作包括切開線,焊接法蘭,裝入流動(dòng)調(diào)整器,清洗,吹掃,打壓,耐壓測(cè)試與試漏等一系列的工作。如果孔板很多,很明顯工作量則相當(dāng)巨大。
目前已研制出多種新型流動(dòng)調(diào)整器,利用它們有助于在傳統(tǒng)節(jié)流 差壓式流量計(jì)入口處保持一個(gè)較好的速度分布,然而一般說(shuō)來(lái)VNZ流量計(jì)則不需要任何流動(dòng)調(diào)整器械.VNZ流量計(jì)本身能(修正)矯正已畸變的速度分布.這主要是由于流體與內(nèi)錐的相互作用,測(cè)試結(jié)果證明:V形內(nèi)錐有整流作用,它不但能改善速度分布還能在很大程度上消除旋渦二次流,詳見(jiàn)圖11(a)和圖11(b)[9]
畸變的速度分布 由內(nèi)錐造成的新的速度分布
圖11(a)內(nèi)錐的整流作用
圖11(b)V形內(nèi)錐的整流作用
由于VNZ流量計(jì)并不受速度分布的影響,因此可將這種VNZ流量計(jì)安裝在一個(gè)普通差壓式流量計(jì)無(wú)法適用的很短的直管上或很 小的安裝地點(diǎn)內(nèi).由于減少了上下游直管段及流動(dòng)調(diào)整器,安裝空間及占地面積都大大減少,因此可以使原始投資大大削簡(jiǎn).
一個(gè)VNZ流量計(jì)的典型安裝圖如圖12所示.請(qǐng)注意VNZ流量計(jì)所要求的上游直管為0至3D,而其下游所要求的直管段為0至1D。
圖12 VNZ流量計(jì)的典型安裝圖
7.1.2 多聲道氣體超聲流量計(jì)(USM)
在現(xiàn)行的我國(guó)國(guó)標(biāo)GB/T18604-2001[11]及AGA9號(hào)報(bào)告[12]中推薦的上游zui小直管段長(zhǎng)度l1為10D,下游zui小直管長(zhǎng)度l2 為5D 。
在關(guān)于氣體超聲流量計(jì)的ISO國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)(草案)ISO/WD17089[10]中已不再推薦l1 和l2 ,其原因是:由于超聲流量計(jì)的類型,其上游的管道配置和流動(dòng)調(diào)整器在具體情況下變化很大,因此要想對(duì)超聲流量計(jì)上游的直管段實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)際上是不可能的。為克服安裝條件的影響,為減小由于上游管道配置所帶來(lái)的誤差,可以采用以下三種方法:
(1) 增加超聲流量計(jì)上下游的直管段長(zhǎng)度;
(2) 使用流動(dòng)調(diào)整器;并認(rèn)定流動(dòng)調(diào)整器是USM不可分的一部份。
(3) 在盡可能接近(類似)實(shí)際工作條件的條件下進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn)因此各個(gè)廠家所宣布的推薦的上下游直管段都不相同,例如:Daniel(丹尼爾)公司公布(1)在沒(méi)有流動(dòng)調(diào)整器的條件下,SeniorSonic所要求的上游直管段長(zhǎng)度L1至少是 20D, L2至少是 5D;(2)當(dāng)采用CPA50E和丹尼爾的Profiler流動(dòng)調(diào)整器(FC)時(shí),流量計(jì)上游L1=10D處應(yīng)安裝FC,在FC之前(上游)應(yīng)還有5D的直管段 ;(3)當(dāng)采用GFC VAS流動(dòng)調(diào)整器時(shí),在l1 =10D處安裝流動(dòng)調(diào)整器,該流動(dòng)調(diào)整器占5D管長(zhǎng),在它的上游至少還有5D的直管段。
Instromet (英斯卓美)公司則宣布:對(duì)于該公司的Q.Sonic-4c,超聲流量計(jì)表體長(zhǎng)度為3D(或4D);在流量計(jì)表體前3D處安裝改進(jìn)型的Spearman厚板式流動(dòng)調(diào)整器(FS-3),在FS-3的上游需要有2D的直管。即l1 總長(zhǎng)為5D,下游l2 為2D。這是USM至今zui短的上下游直管段要求。然而,如前所述,VNZ流量計(jì)所要求的上游zui小直管段長(zhǎng)度l1 是0至3D;下游zui小直管段長(zhǎng)度l2 是0至1D,而且不需任何流動(dòng)調(diào)整器,這是任何一種氣體超聲流量計(jì)都不能夠與之相比的。
由于渦輪流量計(jì)與超聲流量計(jì)一樣同屬于速度式流量計(jì),因此氣體渦輪流量計(jì)的性能也同樣受速度分布及旋渦二次流的影響。關(guān)于氣體渦輪流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)ISO9951:1993(E)規(guī)定:在高水平干擾及低水平干擾的下游2D處安裝氣體渦輪流量計(jì),該流量計(jì)上、下游的直管段都是2D。受高(或低)水平干擾的影響、氣體渦輪流量計(jì)的附加誤差應(yīng)不大于±0.3%(被測(cè)流量值的±0.3%)。因此在氣體渦輪流量計(jì)的上游應(yīng)安裝流動(dòng)調(diào)整器。
為了使氣體渦輪流量計(jì)具有抗干擾的能力,Instromet(英斯卓美)公司將所研發(fā)的X4X兩級(jí)流動(dòng)調(diào)整器整合到SM—RI型渦輪流量計(jì)中組成了一體化的SM—RI—X型氣體渦輪流量計(jì)。1994—1995年經(jīng)歐洲、德、法、荷、意等國(guó)的五大燃?xì)馄髽I(yè)的聯(lián)合測(cè)試組GERG的測(cè)試證明:SM—RI—X*符合ISO9951的各項(xiàng)要求。
與SM—RI—X相比,VNZ流量計(jì)上游僅要求0至3D的直管段,下游僅要求0—1D 的直管段,而且VNZ流量計(jì)不需要整流器。VNZ流量計(jì)可測(cè)量清潔或臟污的氣體(或液體),在它的上游不需要安裝過(guò)濾器,可測(cè)高溫流體這些都是它的優(yōu)點(diǎn)。不足之處是:有關(guān)VNZ流量計(jì)在ISO9951規(guī)定的高∕低水平干擾下游 2D處的全面測(cè)試,未見(jiàn)報(bào)導(dǎo),類似的測(cè)試有報(bào)導(dǎo)。
7.2從儀表的可靠性及信號(hào)的穩(wěn)定性作剖析
大多數(shù)的節(jié)流式差壓流量計(jì)都沒(méi)有可動(dòng)部件,因此可以認(rèn)為它們?cè)跈C(jī)械性能方面是穩(wěn)定的,然而,雖然標(biāo)準(zhǔn)孔板早已列入標(biāo)準(zhǔn)ISO5167和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2624,但它在結(jié)構(gòu)上是有其固有弱點(diǎn)的,它在實(shí)際使用中是不耐用的。一塊孔板的使用期限可以是十年或更長(zhǎng),但在安裝投運(yùn)后僅4至5個(gè)月,其入口邊緣的尖銳度就已開始遭到破壞。在使用中,由于流體的磨蝕作用,特別是對(duì)于高壓、或高流速含顆粒的流體以及高溫蒸汽等,它的入口邊緣將更快地變鈍,被磨成圓形入口邊緣。其結(jié)果是:在相同的流量下,孔口后流體的收縮程度減弱,差壓不斷降低,會(huì)形成日益增大的負(fù)的流量誤差??装宄隹谔幍牧魇鴝ui小截面積在入口被磨蝕后已經(jīng)增大,如果在此狀況下能夠標(biāo)定,自然會(huì)發(fā)現(xiàn)該孔板的流出系數(shù)已經(jīng)增大,但使用中仍沿用按標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算得出的較小的系數(shù)。因此會(huì)出現(xiàn)日益增大的負(fù)的系統(tǒng)誤差??装迨钱?dāng)今各工業(yè)部門中使用量zui大,應(yīng)用面zui廣的一種計(jì)量器具,然而它的度卻是使用時(shí)間的函數(shù),即越用越不準(zhǔn)。因此有必要用另一種更*的節(jié)流裝置來(lái)取代孔板。其它節(jié)流式流量計(jì)也有類似的問(wèn)題??梢钥闯鋈绻麤Q定β值的幾何形狀改變了就會(huì)對(duì)測(cè)量精度有影響,因此對(duì)傳統(tǒng)的節(jié)流式流量計(jì),流體的磨蝕是影響流量計(jì)性能的一個(gè)問(wèn)題。
VNZ流量計(jì)的設(shè)計(jì)和制造,可以確保它決定β值的邊緣不會(huì)由于接觸流體而被磨損。當(dāng)流體流入VNZ流量計(jì)表體內(nèi)時(shí),高速的核心流動(dòng)將被迫按照流線的路徑與靠近管內(nèi)壁的邊界層相互作用,于是一個(gè)二次形成的邊界層會(huì)沿著錐體周圍的區(qū)域被重新分布。其純結(jié)果就是一個(gè)接近于管內(nèi)流速的*混合,從而可以使流量計(jì)按預(yù)計(jì)的方式工作,正常發(fā)揮其性能。在長(zhǎng)期使用后,如果在錐體的前端(即頭部)產(chǎn)生磨蝕,也不會(huì)影響VNZ流量計(jì)的性能,而且這里通常都使用堅(jiān)固的材料來(lái)制作它或者該處有堅(jiān)固的支撐結(jié)構(gòu),如圖13所示[9] 邊 界 層 效 應(yīng)
圖13錐體周圍的邊界層效應(yīng)及決定直徑比β值的邊緣
對(duì)于大多數(shù)其他類型的差壓式流量計(jì)信號(hào)的穩(wěn)定性可以是一個(gè)主要問(wèn)題,它們可能會(huì)造成信號(hào)的多次反射。對(duì)于VNZ流量計(jì)來(lái)說(shuō),在其內(nèi)錐體的尾部產(chǎn)生的是一種高頻率低幅值的旋渦。這種類型的信號(hào)會(huì)增強(qiáng)差壓變送器的性能,使之能測(cè)量更小的差壓,從而使量程比(范圍度)增大。這主要是由于信號(hào)并沒(méi)有被造成誤差的噪聲所淹沒(méi)。在壓縮機(jī)控制的使用場(chǎng)合,如使用VNZ流量計(jì)將是理想的。
對(duì)于內(nèi)錐體在其尾部所得的是高頻、低幅值的波動(dòng)信號(hào),如圖14(a)所示。對(duì)于孔板,所測(cè)得的是低頻、高幅值的波動(dòng)信號(hào),如圖14(b)這對(duì)測(cè)量不利。
圖14(a)VNZ流量計(jì)信號(hào)圖14(b)孔板的信號(hào)
7.3 從幾種流量計(jì)的購(gòu)置費(fèi)用進(jìn)行剖析:
一般說(shuō)超聲的購(gòu)置費(fèi)用zui高,渦輪流量計(jì)的購(gòu)置費(fèi)其次,VNZ流量計(jì)zui低而且它對(duì)不同被測(cè)介質(zhì)的適應(yīng)能力強(qiáng),對(duì)不同工況條件的適應(yīng)范圍也寬,雷諾數(shù)的適用范圍也更寬。其他如測(cè)量穩(wěn)定性好,工作耐用可靠,要求直管段短,適宜測(cè)臟污流體更是它的突出優(yōu)點(diǎn)。因此,VNZ流量計(jì)無(wú)疑地是一種物美價(jià)廉的的流量計(jì),它是取代孔板等差壓式流量計(jì)的*更新?lián)Q代的產(chǎn)品。
8.利用VNZ流量計(jì)解決流量測(cè)量難題的典型用例分析
8.1濕氣體的流量測(cè)量難題
采用孔板測(cè)量濕氣體時(shí),產(chǎn)生相當(dāng)大的誤差,這是由于當(dāng)氣體被水飽和時(shí),差壓變送器的響應(yīng)時(shí)間會(huì)造成計(jì)量誤差,再加上如孔板的上、下游存留著水時(shí),會(huì)造成測(cè)量上的難題。當(dāng)采用VNZ流量計(jì)取代了孔板后的結(jié)果是獲得了很小的不確定度。其測(cè)量結(jié)果的前后對(duì)比如圖15所示。在圖15的下半部份示出使用孔板測(cè)量濕氣體流量的記錄曲線。由于在孔板的上下滯留有水,于是當(dāng)水積存多了就形成了“氣水相混”的團(tuán)狀流動(dòng)的條件。其結(jié)果是:使用孔板的計(jì)量站的不確定度變成超范圍的增大變寬。而當(dāng)有氣水相混的團(tuán)狀流動(dòng)發(fā)生時(shí),VNZ流量計(jì)則有很快的響應(yīng)時(shí)間,無(wú)積水現(xiàn)象。而且VNZ節(jié)流裝置還能同時(shí)跟蹤靜壓力的變化。濕氣體流量測(cè)量記錄儀上的記錄曲線如圖15所示。該圖的上半部份表明當(dāng)采用VNZ流量計(jì)取代孔板后,它能迅速排除積存的水并正常測(cè)量汽團(tuán)狀流的情況,而該圖的下部是采用孔板時(shí)測(cè)量汽團(tuán)狀流流量的記錄曲線。此圖直接取自土地管理局(BLM)計(jì)量站的圓圖記錄儀。
關(guān)于利用VNZ流量計(jì)測(cè)量濕氣體流量的報(bào)告詳見(jiàn)文獻(xiàn)[14]
圖15 采用孔板和VNZ測(cè)量濕氣體流量的記錄曲線
8.2焦?fàn)t煤氣流量測(cè)量難題
焦?fàn)t煤氣中的萘和焦油會(huì)凝析出來(lái)并沉積在孔板上,使得無(wú)法利用孔板實(shí)現(xiàn)有效的計(jì)量,另外它還是一種低靜壓,低流速的氣體,在VNZ 流量計(jì)出現(xiàn)之前,焦?fàn)t煤氣的流量測(cè)量一直是一個(gè)*的難題。請(qǐng)看瑞典的鋼鐵公司是如何利用VNZ(V—cone)流量來(lái)解決此難題的。
V—Cone流量計(jì)的典型用例分析
焦?fàn)t煤氣的流量測(cè)量
瑞典 SVENSKT SKAL OXELOSUND
使用的氣質(zhì)條件:
焦?fàn)t煤氣是焦碳生產(chǎn)廠的副產(chǎn)物,在SSAB公司它被用來(lái)作為軋鋼廠中窯爐的主要燃料。這種焦?fàn)t煤氣包含有許多帶來(lái)難題的成份,比如萘、銨的水合物和焦油。這些氣體的組份*地會(huì)從氣體中分離出來(lái),并在管內(nèi)壁和管內(nèi)其他構(gòu)件上凝析并積結(jié)起來(lái)。
流且測(cè)量的難題:
由于在管道及流量檢測(cè)元件的內(nèi)表面上有固體物質(zhì)積結(jié),使得對(duì)焦?fàn)t煤氣的流量監(jiān)測(cè)變得格外困難。這種嚴(yán)重的積結(jié)經(jīng)常使文丘利管、孔板和圓缺孔板不能進(jìn)行有效的、準(zhǔn)確的流量測(cè)量。除此之外,文丘利管或孔板的取壓孔也會(huì)被堵塞,從而使得這些差壓一次元件的輸出,即差壓的測(cè)量變得困難,甚至無(wú)法測(cè)量。
解決辦法:
由Svenskt Stal Oxelosund選用了一個(gè)150毫米直徑的V-cone差壓式流量計(jì),其滿刻度差壓為110mm水柱(差壓范圍)以便進(jìn)行評(píng)價(jià)。SSAB公司的儀表工程Lekberg負(fù)責(zé)此V-cone流量計(jì)的安裝和評(píng)價(jià)。在連續(xù)使用一個(gè)月之后,Lekberg作了如下的報(bào)告:“我們將 V-cone流量計(jì)裝上后已使用了一個(gè)月,然后我和ANSKO(MCCROMETER公司的當(dāng)?shù)卮恚┮黄饳z查它。使我感到驚奇的是:流量計(jì)內(nèi)部是乾凈的并且在錐形體上也沒(méi)有明顯磨損的跡象。該量計(jì)的性能也是很的,我們對(duì)它十分滿意”。隨后決定將V-cone流量計(jì)放到更加嚴(yán)峻的條件下去進(jìn)行試驗(yàn)。將它留在管道上再運(yùn)行兩個(gè)整月,以便觀察V-cone流量計(jì)是否仍能繼續(xù)正常工作并看看在錐形體上是否會(huì)發(fā)現(xiàn)有某種磨損。在試驗(yàn)滿3個(gè)月后,Lekberg是這樣陳述的:“經(jīng)過(guò)三個(gè)月的試驗(yàn)之后現(xiàn)在可以說(shuō),V-cone流量計(jì)的性能要比我們預(yù)計(jì)的還要好,并且在錐形體的表面也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)磨損的跡象,雖然我們的氣體是被嚴(yán)重污染的臟污氣體。”
這種新形的V-cone流量計(jì)解決了焦?fàn)t煤氣流量測(cè)量中的兩個(gè)主要難題:即①固體物質(zhì)的積結(jié)(沉積)和由此造成的β比值的改變以及②差壓測(cè)量取壓孔的堵塞。利用 V-cone得以實(shí)現(xiàn)這些,是由于它本身具有非常*的錐形體元件,錐形體與流體相互作用,使在錐形體上游的速度分布得以重新整形。這樣它不但創(chuàng)造一個(gè)*的速度分布,而且在上游產(chǎn)生了一個(gè)壓力區(qū)間,阻止污染物的形成與積結(jié),從而能保持一個(gè)恒定的β比值。由于高壓測(cè)量孔也位于此壓力區(qū)間,因此,高壓測(cè)量孔也能保持清潔而不被污染物堵塞。由于V-cone的錐形體能在其自身周圍及其下游產(chǎn)生一個(gè)受控制的紊流區(qū),在這紊流區(qū)自然能始終保持清潔而不被污染物積結(jié),從而使低壓測(cè)量(取壓)孔始終保持干凈。
在SSAB的V-cone流量計(jì)一直在繼續(xù)正常工作,它不受氣體中污染成分的影響,從而能提供焦?fàn)t煤氣的的流量數(shù)據(jù)。
這是一個(gè)很成功的應(yīng)用范例。此用例的具體應(yīng)用數(shù)據(jù)附后:
產(chǎn)品序號(hào)出90206Y1
標(biāo)定參數(shù):
被測(cè)流體參數(shù):
標(biāo)稱管道口徑:150mm,管壁厚系列號(hào)Sch=40;實(shí)際內(nèi)徑= 154.380mm
被沒(méi)流體類型:焦?fàn)t煤氣(SSAB公司)
質(zhì)量:4.40×10-1比重(在60°F)
錐形體zui大直徑:138.329mm
粘度:1.20×10-2CP (厘泊)
β值:0.444
等熵指數(shù)KE:1.360
滿刻度時(shí)的zui大差壓值:11.112cmH20柱
流體溫度:tmin=35℃;t工況=45℃;tmax=60℃
流量系數(shù):0.865
管道中的壓力:Pmin=0.08bar(表壓)
P工況=0.1bar(表壓)
Pmax=0.105bar(表壓)
氣體流量:Qmin=80NM3/h;Q工況=300Nm3/h
Qmax=742.996Nm3/h
實(shí)際應(yīng)用:測(cè)量范圍(量程比):9︰1;
線性流速:1.1908到1.1059(±01)m/s
雷諾數(shù)范圍:8.1189×103至7.5404×104
8.3 VNZ流量計(jì)可以成功測(cè)量的各種流體
一、氣體
☆煤氣(焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣)
☆天然氣,包括含濕量5%以上的天然氣
☆ 各種碳?xì)浠衔餁怏w,包括含濕的HC氣體
☆ 各種稀有氣體,如氫,氦,氬,氧,氮等
☆濕的氯化物氣體
☆空氣,包括含水,含SiO2粒子以及含其它塵埃的空氣
☆煙道氣
二、蒸汽
☆飽和蒸汽
☆過(guò)熱蒸汽
三、液體
☆油類,包括原油、燃料油、含水乳化油等
☆水,包括凈水、污水
☆各種水溶液,包括鹽、堿水溶液等
☆含蠟、含油的水
☆含油、沙的水
☆甲苯
☆甲醇、乙二醇等
四、特殊流體
☆油+HC氣+沙
☆加氣的水,如H20+N2+空氣;H2O+CO2等。
9 結(jié)論
9.1 對(duì)于任何一個(gè)測(cè)量氣體、液體或蒸汽的場(chǎng)合都可以使用VNZ流量計(jì)。如果在該場(chǎng)合要求有高度的耐用性,要求儀表堅(jiān)固結(jié)實(shí)和具有長(zhǎng)期的使用壽命,那么VNZ流量計(jì)應(yīng)該是設(shè)計(jì)的流量計(jì),它的適用面極寬。從本質(zhì)上說(shuō)VNZ流量計(jì)是免維護(hù)的也不需要進(jìn)行定期的重新校準(zhǔn)。只有當(dāng)VNZ 流量計(jì)是在的工作條件下工作時(shí),才有必要對(duì)它定期進(jìn)行檢查。
9.2 就象對(duì)任何一個(gè)一次節(jié)流裝置一樣。必須配套使用較高質(zhì)量的差壓變送器及二次儀表才能充分獲得整體優(yōu)異的系統(tǒng)性能,因此應(yīng)按照制造廠家的說(shuō)明書,定期對(duì)差壓變送器及二次儀表進(jìn)行重新校準(zhǔn),
9.3 VNZ流量計(jì)雖同屬于節(jié)流式差壓流量計(jì),但它*的結(jié)構(gòu)、原理、使得它不但測(cè)量準(zhǔn)確度高,而且不存在孔板的磨損與積污問(wèn)題,標(biāo)定出來(lái)的流出系數(shù)不但可以在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn),而且可以長(zhǎng)期保持不變;再臟的氣體也不會(huì)使取壓孔堵塞;它的量程比為10:1或15:1;對(duì)安裝直管段僅要求0至3D,它的壓損很小,可以在低靜壓、低流速的流體中實(shí)現(xiàn)有效的流量測(cè)量。VNZ流量計(jì)的優(yōu)良計(jì)量性能使得它適宜普遍用作環(huán)境監(jiān)測(cè)工程中的流量?jī)x表,如監(jiān)測(cè)煙道氣的流量、監(jiān)測(cè)各種污染物的排放量等,也可用于天然氣、煤氣、供熱蒸氣、污水等的計(jì)量,包括用于貿(mào)易輸送的計(jì)量與結(jié)算。
9.4 就測(cè)量精度而言,多聲道超聲、VNZ、精密氣體渦輪,可屬同一檔次,其次為渦街、旋進(jìn)旋渦、均速管等。如就抗臟污能力和工作穩(wěn)定性而言,唯有VNZ性能*;就其量程比而言,VNZ雖不及超聲和渦輪、渦街等那樣寬,但10:1或15:1用于工業(yè)測(cè)量已足夠,特別是VNZ 可以測(cè)量小雷諾數(shù)(低流速)的特性,比一般的量程比寬更有實(shí)用意義,特別是用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。VNZ*的缺點(diǎn)是欲獲得較高測(cè)量精度必須有質(zhì)優(yōu)的差壓變送器與之配套,不過(guò)在當(dāng)今要作到這一點(diǎn)并無(wú)多大困難。
9.5 VNZ流量計(jì)是基于很成熟的原理工作的,只是它的結(jié)構(gòu)稍有不同,它為差壓式流量計(jì)揭開了嶄新的一頁(yè),正在日益顯示其旺盛的生命力。隨著它的推廣使用,將有更多的流量測(cè)量難題逐步被解決。
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