一用途特點及適用范圍
1、用途:節(jié)流式差壓流量計由三部分組成:節(jié)流裝置、差壓變送器和流量積算儀。節(jié)流裝置是直接安裝于管道上的一次元件,差壓變送器和積算儀屬于二次元件。它主要用于流經(jīng)管道各種氣體(純凈的或含粉塵的)、蒸汽(飽和或過熱)和液體(導(dǎo)電或不導(dǎo)電;強腐蝕性;粘稠或含有微小顆粒臟污)流量。可直接測量體積流量或質(zhì)量流量。
2、差壓式流量計(標準孔板)的使用條件、特點及適用范圍
a、使用條件:
1)在測量段,流體必須充滿圓管,并連續(xù)不斷地流經(jīng)節(jié)流裝置;
2)流體在物理上和熱力學(xué)上必須是均勻的單相流體;
3)節(jié)流裝置所測得流體必須是穩(wěn)定流,或可看作是穩(wěn)定的緩慢變化的流體,不適用于脈動流和臨界的流量測量;
b、特點及適用范圍:
1)標準節(jié)流裝置無須實流標定即可保證其測量精度。
2)適用被測介質(zhì)非常廣泛,幾乎可用于所有氣體、蒸汽和液體的流量測量;
3)適用直徑比β為0.22~0.75,雷諾數(shù)ReD≥5000 管道直徑DN50~1000mm,允許外推到5000mm。β=d/D,d—孔板開孔直徑;D—管道實際內(nèi)徑
4)使用壓力可高達32MPa,也可用于負壓;
5)介質(zhì)溫度范圍:-30℃~+650℃;
6)智能型差壓式流量計智能差壓變送器,可根據(jù)被測對象流量的變化,通過按鍵或通訊方式現(xiàn)場設(shè)定差壓值(規(guī)定范圍內(nèi)),從而改變流量范圍,使系統(tǒng)流量范圍度大大拓寬;
7)無可動部件,機構(gòu)安全可靠,使用、操作簡單、易掌握,免維修;
二、工作原理
節(jié)流裝置測量流量的原理是依據(jù)的伯努力流體力學(xué)原理。如圖(1)所示在管道中安放一只節(jié)流件,有流體流過節(jié)流件時,會在節(jié)流件兩側(cè)產(chǎn)生一個壓力差(差壓P),這時的流量與差壓的平方根成正比,即:
體積流量:
式中:A:常數(shù)
C:流出系數(shù)
β:直徑比(= d / D)
d:節(jié)流件孔徑(mm)
ε:可膨脹性系數(shù)
△P:節(jié)流件前后的差壓(Pa)
ρ:工況下流體密度(kg/m3)
圖1 節(jié)流裝置測量原理圖
三、分類及結(jié)構(gòu)簡圖
1、分類
①按法蘭夾裝方式分類
(1)焊接式 (2)法蘭夾裝式
②按取壓方式分類
(1)角接鉆孔取壓; (2)角接環(huán)室取壓
(3)法蘭取壓; (4)徑距取壓;
2、結(jié)構(gòu)及簡圖
① 圖 2標準環(huán)室孔板節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)圖
1、法蘭 2、導(dǎo)壓管
3、前環(huán)室 4、節(jié)流件
5、后環(huán)室 6、密封墊片
7、螺栓 8、螺母
圖2 標準環(huán)室孔板結(jié)構(gòu)圖
四、結(jié)構(gòu)及簡圖
②各種標準孔板結(jié)構(gòu),見圖3
圖3
五、安裝與使用注意事項
1、核準參數(shù):安裝前務(wù)必先核準現(xiàn)場工況條件,確認節(jié)流裝置計算書的所有參數(shù)與安裝點工況條件參數(shù)相同后,才可進行安裝,否則必須進行必要的修正或補償。
2、方向:節(jié)流裝置的孔板提柄上或法蘭外圓面上分別有“+”、“-”號,“+“為上游側(cè)(迎著流體過來的方向),不得裝反。
3、插入深度:環(huán)室取壓孔板,插入深度為管道與環(huán)室之間距離為2~5mm,但不能將管道頂?shù)江h(huán)室,否則管道受熱膨脹便會頂壞環(huán)室。鉆孔取壓孔板,突入孔板內(nèi)的管道,任何一點不得擋住取壓孔。
4、系統(tǒng)吹掃:節(jié)流裝置安裝完畢既應(yīng)吹掃,此時應(yīng)先將節(jié)流件(孔板片)拆下,以免管道內(nèi)雜物刮傷孔板片或堵塞引壓管,待吹掃完成后再裝好,方向為流體流動方向與孔板上的箭頭同向。注意擰緊以保證密封。
5、調(diào)零:吹掃安裝完成后,將三閥組中間閥開啟,此時差壓值應(yīng)為零,如果不是,就必須要歸零,方法是按住左下角按鍵不動20秒鐘,松開后即可。
6、最后將三閥組中間閥慢慢關(guān)閉(必須關(guān)嚴),正負引壓管上部的截止閥全部開啟,孔板即可正常工作。
7、安裝同軸度要求:節(jié)流件與管道必須同心,偏心距離不大于0.0025D,用戶在焊接操作時應(yīng)予注意或采取必要的措施。
8、孔板一般都要配合差壓變送器使用,導(dǎo)壓管與差壓變送器連接時要注意正負壓不要裝反,“H”為正,“L”為負;
9、正負取壓口引出的導(dǎo)壓管在任何情況下都要保持平行;
10、如必須裝調(diào)節(jié)閥,則建議把調(diào)節(jié)閥裝在下游計算書上要求的直管段長度之后。
11、被測介質(zhì)為氣體或蒸汽且溫度和(或)壓力有較大波動時,應(yīng)進行溫度和(或)壓力補償。壓力變送器裝設(shè)在上游1D處,熱電偶裝設(shè)在下游1D處。
12、在差壓訊號管線上不得有可能積留液體或氣體的袋形空間,如不能避免時,應(yīng)裝設(shè)集氣器(或排氣閥)和沉降器(或疏水器)。
13、變送器零點漂移也會引起測量誤差,使用過程中應(yīng)定期對差壓變送器進行校準。
14、除須經(jīng)常對導(dǎo)壓管進行檢查,以防堵塞外,對室外的導(dǎo)壓管應(yīng)予適當(dāng)保溫,以防凝固或凍結(jié)。如管線(垂直段)相當(dāng)長,應(yīng)避免由于溫差導(dǎo)致的虛假壓差,此時建議把兩根差壓管線靠近敷設(shè)并一起包在保溫層內(nèi)。
15、差壓管線應(yīng)有支架,以避免振動和有力作用在差壓計上。
16、節(jié)流裝置現(xiàn)場吊裝時,嚴禁用鐵絲、鋼絲、吊鉤穿入節(jié)流件喉部孔徑,以防止銳口損傷,影響精度;
17、節(jié)流裝置使用一段時間后,由于液體中有固體顆粒,氣體中有液體小滴或其它雜質(zhì),尖銳的入口將被磨鈍,從而使流出系數(shù)增大,造成附加誤差,此時應(yīng)考慮調(diào)換節(jié)流件;另外,節(jié)流裝置長期使用后,在孔板上游側(cè)下角容易堆積污物,這會使流出系數(shù)變化,因此要定期檢查,排除污物。
18、導(dǎo)壓管:導(dǎo)壓管的材質(zhì)應(yīng)按被測介質(zhì)的性質(zhì)和參數(shù)而定,其內(nèi)徑過小和長度太長會使信號嚴重滯后或失真,建議參照表(一)確定。
表(一) 導(dǎo)壓管的內(nèi)徑和長度
19、對于直管段的要求
對節(jié)流裝置上下游直管段長度的規(guī)定和要求:
IS05167標準中孔板與阻流件之間所要求的直管段長度比β有關(guān)(β=d/D, d為孔板開孔直徑,D為管道內(nèi)徑),具體長度見下表(二):
表(二) 節(jié)流件上下游側(cè)最小直管段長度
注:1)表中直管段長度均以實際管道的公稱直徑DN的倍數(shù)表示。
2)不帶符號的值為“零附加不確定度”的值。
3)帶符號的值為“0.5%附加不確定度”的值。
4)當(dāng)用戶工藝管段布置不能滿足表二的規(guī)定時,可采用加裝整流器(流動調(diào)整器)。否則測量精確度會有所降低。
20、不同介質(zhì)安裝位置選擇:
氣體取壓口在管道上部;液體取壓口在側(cè)面以下,但不要在正下方,沉積顆粒會堵塞取壓口;蒸汽的取壓口在管道側(cè)面;如下圖:
1)在水平管道上的安裝要求
① 如圖4和5所示:測量液體和水蒸汽介質(zhì)流量時,取壓管口安裝角度為0°和180°;如果在0°和180°不可能安裝時,可在0°~60°和120°~180°范圍內(nèi)選擇。但差壓變送器必須垂直安裝在三閥組的垂直端面上。
② 如圖6所示:測量氣體介質(zhì)流量時,取壓管口安裝角度為270°,如果在270°不可能安裝時,可在210°~270°和270°~330°范圍內(nèi)安裝。但差壓變送器必須水平安裝在三閥組頂水平面上。
2)在垂直管道上安裝要求
① 圖7所示:在水蒸汽和液體介質(zhì)流量測量時,差壓變送器安裝在垂直管道低端取壓口一側(cè),且垂直安裝在低於取壓口的三閥組板垂直端面。
② 如圖8所示:在氣體介質(zhì)流量測量時,差壓變送器安裝在垂直管道取壓口一側(cè),且水平安裝在高於取壓口的三閥組板水平端面上。
六、一體化節(jié)流裝置
一體化節(jié)流裝置是由流量計生產(chǎn)廠家按照用戶的要求將節(jié)流裝置與截止閥、冷凝器(或冷凝圈)、引壓管、三閥組和差壓變送器組裝在一起。貨到只需將其法蘭與管道焊接和接入差壓變送器電纜即可投入使用。
一體化節(jié)流裝置由于極大地方便了產(chǎn)生了多種不同的結(jié)構(gòu)型式。應(yīng)篇幅所限,一種一體化節(jié)流裝置介紹如下,其結(jié)構(gòu)與組成示意圖見圖9。