文丘里管流量計
【簡單介紹】
【詳細(xì)說明】
差壓式流量計,作為傳統(tǒng)的計量手段已有近百年的發(fā)展歷史,今天它仍然是應(yīng)用zui多的工業(yè)在線流量測量儀表。
差壓式流量計所使用的節(jié)流件,主要是標(biāo)準(zhǔn)孔板、噴嘴和文丘里管[1]。鑒于這些節(jié)流件的技術(shù)性能存在著種種缺陷,為適應(yīng)現(xiàn)實工業(yè)計量的需要,人們先后發(fā)明了幾種以孔板、噴嘴為基礎(chǔ)的改型節(jié)流件,如環(huán)形孔板、錐形入口孔板、四分之一圓孔板(噴嘴)、耐磨孔板[2]、楔形流量計以及V-Cone錐形流量計等。這些改型節(jié)流件在某一特定測量條件下可以彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件在技術(shù)性能方面的某些不足,但使用局限性都很大,測量精度也偏低,美國V-Cone流量計是一種性能相對較好的改型節(jié)流件,但因“銳緣磨蝕”而導(dǎo)致的流出系數(shù)不穩(wěn)定問題仍未*解決。
由大連索尼卡電子有限公司研發(fā)的技術(shù)產(chǎn)品——內(nèi)文丘里管,是對傳統(tǒng)文丘里管作了改型的異型文丘里管,它集環(huán)形孔板、耐磨孔板和文丘里管的優(yōu)點于一體,其技術(shù)性能優(yōu)于孔板、噴嘴和經(jīng)典文丘里管,也優(yōu)于現(xiàn)有其它各種改型節(jié)流件。內(nèi)文丘里管流量計,是具有*性能的新一代差壓式流量測量儀表,在工業(yè)計量試用中已取得良好的使用效果。
2.1 內(nèi)文丘里管由圓形測量管1和置于測量管內(nèi)的特型芯體2所構(gòu)成(參見圖1和圖2)。特型芯體是一個與測量管同軸的旋轉(zhuǎn)體,其母線是一假想管壁為無限薄的經(jīng)典截尾文丘里管的管壁軸向截面,即旋轉(zhuǎn)體的徑向外表面由前段圓錐面6、中段圓柱面7、尾段圓錐面8三部分構(gòu)成。特型芯體靠其支承軸9、10和與測量管同軸的支承環(huán)3、4定位,用制動件壓緊固定(小管徑產(chǎn)品,無前支承軸,只用后軸由后支承環(huán)定位固定)。支承環(huán)是由具有同軸的內(nèi)環(huán)、外環(huán)和將內(nèi)外環(huán)連成一體的3-4個支承肋構(gòu)成。在測量管管壁的特定位置上設(shè)有取壓接頭5(或遠(yuǎn)傳法蘭取壓接口),測量管兩端是用于和現(xiàn)場工藝管道相連接的標(biāo)準(zhǔn)法蘭。
3.1 內(nèi)文丘里管的計量性能以及標(biāo)準(zhǔn)孔板、噴嘴、經(jīng)典文丘里管的比較,見表1節(jié)流件性能一覽表。
3.2 內(nèi)文丘里管的技術(shù)特點
同孔板等標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件及各種改型節(jié)流件相比,內(nèi)文丘里管的技術(shù)特點集中體現(xiàn)在以下幾方面:
①測量穩(wěn)定性好。在測量過程中,流出系數(shù)能*保持恒定,這是所有其它節(jié)流件所不具備的*優(yōu)點。
②對被測介質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)。可以測量各種液體、氣體和蒸汽,包括潔凈流體和含有固體顆粒的流體、低壓大流量氣體、高含濕氣體以及其它各種臟污流體。
③測量范圍度(量程比)寬。量程比大于10:1,甚至量程比為15:1、25:1時,在工業(yè)測量常用的雷諾數(shù)范圍內(nèi),流出系數(shù)線性度仍可低于0.4%(無需二次表軟件修正),請參見圖3NV2118內(nèi)文丘里管流量計部分產(chǎn)品實測流出系數(shù)分布圖。
④適用雷諾數(shù)范圍寬。適用雷諾數(shù)下限低于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件,特別是大大低于標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)典文丘里管。
⑤對安裝直管段要求短。直管段長度要求比經(jīng)典文丘里管的要求還要短,對于同樣形式的上游阻流件,zui短直管段長度要求只需孔板的1/8左右,因而能有效避免或減小測量系統(tǒng)的附加測量不確定度。
⑥壓力損失小,約為孔板的1/3~1/5。
上述圓錐收縮段的流動調(diào)整作用,也是內(nèi)文丘里管安裝直管段長度要求可以大大低于孔板的一個重要原因。
圖3
強(qiáng)的抗*力。NEL提供的試驗數(shù)據(jù)表明,在嚴(yán)重的旋轉(zhuǎn)流作用下,標(biāo)準(zhǔn)孔板流出系數(shù)變化達(dá)25%時,環(huán)形孔板流出系數(shù)的變化尚小于1%[4]??梢哉f,內(nèi)文丘里管之所以對上游安裝直管段要求低,主要是因為環(huán)形過流縫隙具有很好的流動調(diào)整功能。
由可膨脹性系數(shù)的物理含義可知,節(jié)流件的類型(結(jié)構(gòu)形式)決定其對上述兩個計算公式的適用性。根據(jù)《流量測量工程手冊》[3],凡節(jié)流件廓形呈曲面、流通截面是逐漸縮小(不是突然收縮)的,流體流過這種節(jié)流件時的實際zui小流束截面與節(jié)流件廓形形成的zui小流通截面近乎相同,這類節(jié)流件的ε值的計算方法都適用于理論計算公式。顯然內(nèi)文丘里管屬于逐漸收縮型節(jié)流件,因而ε值的計算方法也適用理論計算公式。內(nèi)文丘里管ε值適用理論計算公式的正確推論,已由中國計量科學(xué)研究院、國家原油大流量計量站成都天然氣流量分站對同一臺NV內(nèi)文丘里管分別用水實測流出系數(shù)C值和用天然氣實測流出系數(shù)與可膨脹性系數(shù)的乘積εC值的實驗結(jié)果所驗證:DN50mm,β=0.55, △P/P1=0.04時,流出系數(shù)C=0.8177,εC=0.7967,實驗換算ε=0.9743,理論計算ε=0.9746,ε的理論計算值與實驗換算值相符。
內(nèi)文丘里管配之以精密型差壓變送器和智能型二次儀表,能實現(xiàn)*穩(wěn)定、準(zhǔn)確地在線計量,可以部分地取代振動式質(zhì)量流量計、氣體超聲流量計等高價位流量儀表。此外,內(nèi)文丘里管對于現(xiàn)場不具備長的直管段安裝條件,特殊的高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性和臟污介質(zhì)以及非單相流的測量等計量場合也都具有*的計量優(yōu)勢。
內(nèi)文丘里管產(chǎn)品自開發(fā)以來,已成功地試用于計量高含濕天然氣,低壓臟污沼氣,焦?fàn)t煤氣,瓦斯氣,水蒸氣、熱水,高溫?zé)崦接偷?,實際應(yīng)用范圍正在迅速擴(kuò)大。
目前內(nèi)文丘里管的準(zhǔn)確流出系數(shù)還必須實流標(biāo)定,這給使用帶來一定的不便。內(nèi)文丘里管*可以采用干標(biāo)方法,這在技術(shù)上并不存在問題,只是需要建立相應(yīng)的行業(yè)或國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。相信隨著內(nèi)文丘里管流量計的廣泛應(yīng)用,在不久的將來,采用干標(biāo)的方法,一定會成為現(xiàn)實。
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