流量計:蒸汽流量計|污水流量計|明渠式流量計|電磁流量計|靶式流量計|渦街|渦輪|流量積算儀

精信測器

 

3.5.1.2 大口徑管路液體流量測量(續1)

阻塞系數 的確定。阻塞系數的定義:修正由于插入桿、插入機構及測量頭引起的管道流通面積減小及速度分布畸變所產生影響的系數。

  測量頭插于管道軸線處時

S= -1                      (3.108)

式中  S——阻塞率;

      B——流量計插入桿直徑,mm;

      d——測量頭直徑,mm;

      D——管道內徑,mm。

測量頭插于深度h時

         S=( -1                   (3.109)

式中h——插入深度,mm;

    其余符號同上。

流量計阻塞系數 的計算為

                 S<0.02時, 1

                0.02<S 0.06時,            (3.110)

                   S>0.06時, =1-CS

其中,C值依管徑大小而定,需經實流校驗確定。

式(3.110)阻塞系數計算式是在測量頭為某種結構求得的,因此該式只能作為一種參考計算式,要得到高精確度的計算式需依據具體結構的測量頭進行實驗求得專用阻塞系數計算式。

干擾系數 的確定。干擾系數的定義:流量計所處管段前后阻流件之間直管段長度不足所引起的儀表系數變化的修正系數。干擾系數是非充分發展管流的修正系數,目前還缺乏成熟的實驗數據,一般可在現場直接校驗確定。

管道橫截面面積A的確定。管道橫截面面積A可通過實測管道內徑或管道外周長推算出,有管道外周長推算橫截面面積按下式計算

 A= (m2)                            (3.111)

式中 L——管道外周長,m;

     e——管壁厚度,m;

     a——管道外表面局部突出高度,m;

     D——管道內徑,m。

當a>0.01D或表面凹陷,使測量軟尺不能貼緊管道表面時,不能采用此法。

d.徑流速計型工作原理。差壓式均速管流量傳感器(國外商品名為Annubar)

有一根橫貫管道直徑的中空金屬桿及引壓管件組成。中空金屬桿迎流面有多點測量孔測量總壓,背流面有一點或多點測壓孔測量靜壓。由總壓與靜壓的差值(差壓)反映流量值。流量計算式為

         qm= 1/2                                  (3.112)

         qv=qm/                                           (3.113)

式中 qm、qv——質量流量(kg/s),體積流量(m3/s);

     * ——流量系數; 

      * ——可膨脹性系數;

      A——管道橫截面面積,m2;

     * ——被測介質密度,kg/m3;

     * p——流量計輸出差壓,Pa。

(3)幾種插入式流量計的性能比較

①插入式渦輪流量計。價格較低,適合測量潔凈液體的流量。流體中含有固體顆;蛘吵砦飼r,極易導致渦輪卡滯。流體中夾帶的纖維、四氟生料帶之類的異物,極易繞在渦輪葉片上,導致流量系數改變,而大口徑管路上要加裝網目數滿足要求的過濾器又不大現實,因而影響了人們對該種儀表的選用。

  ②差壓式均速管流量計。這種流量計在大口徑水流量測量中用得較多。主要原因是

結構簡單,價格便宜,維修方便。因屬徑流速計型,只要儀表插入桿長度同管 徑相吻合,儀表示值受管內流速分布 的影響較小。

   均速管在安裝時要特別注意引壓管中 不能有氣體存在。

在水平管上的安裝位置如圖3.75所示。  對于埋地敷設的大口徑管道,均速管要  安裝在儀表井中,而配套的差壓計為了避免浸入水中,一般均安裝在地面上方。儀表投運時,分別打開差壓變送器的高低壓室上排氣口,排盡引壓管中的氣體,均速管測量到的信號就能準確地傳遞到變送器。

圖3.75均速管安裝位置及其同差壓計的連接

有的使用者誤認為管道中全是水,均速管從管道上方插入也不要緊,尤其是在大口徑管道貼近地面敷設,均速管按圖3.75安裝有困難時,就采用圖3.76所示的安裝方法。于是在開表投運時,經過排氣閥和變送器上的上排氣口充分排氣,儀表指示正常。但經數天后由于大官道內水所溶解的氣體不斷析出,并且聚集在引壓管的最高點,影響差壓信號的正常傳遞,以致儀表示值發生變化(一般是流量示值逐漸減。。

圖3.76不正確的安裝方法

管道內水所溶解的氣體析出,同水的溫度和壓力的變化有關。水溫較高或壓力較低時,其氣體飽和溶解度比溫度較低或壓力較高時的氣體飽和溶解度小,所以水在輸送過程中,溫度升高和壓力降低都易引起它所溶解的氣體析出。

 這種儀表的不足之處如下。

a.水中泥沙易將取樣孔堵死而引起故障,因此應視流體中泥沙含量多少決定引壓管排污掃線周期。并在選閥和配管時,考慮拆卸和疏通的方便。

b.相對流量較小時,誤差增大。因此只適合一般檢測過程控制。

c.標定困難。JJG640檢定規程規定,差壓式均速管流量計必須經過流量系數的逐臺檢定,所以精確度要求較高的測量對象或用于貿易結算的測量對象,一般還有賴于滿管式電磁流量計。

一般還有賴于滿管式電磁流量計。

③插入式渦街流量計。這種儀表測量本身精確度可達±1%R,耐臟性比插入式渦輪流量計好,被測液體中有少量泥沙時也不會像均速管那樣容易引起故障,但受其測量原理的制約用來測量水流量時,可測流速下限只能達到0.3m/s,因此,在測量對象的流速下限要求更低時,不能勝任。

④ 插入式電磁流量計。同其他插入式流量計相比,用插入式電磁流量計測量大口徑管道水流量具有明顯的優越性。

圖3.77插入式電磁流量傳感器

1-電極;2-磁極;3-線圈;4-保護管

a.范圍度特別大。

b.測量頭有較高的精確度。

c.阻塞影響可忽略。

d.有浸沒型產品,安裝在儀表井中被水淹沒也不影響正常測量。改型的插入式電磁流量計,勵磁線圈和電極組成的測量頭置于插入桿的端面內,導電流體流過其端面時,在電極和插入桿殼體之間產生相應的電動勢,如圖3.77所示。其結構如圖3.78所示。

儀表的滿量程可設置為1、2、3、4、5、6、7或8m/s。測量精確度在 1m/s時為 2%R;在 <1m/s時為 3%R。插 入桿上刻有與管道內徑相對應的插入深度刻線,其插入深度為管道內徑的1/8。此時阻塞面積小于2%,按式(3.110)阻塞對示值的影響可忽略不計。

   插入式流量計是基于速度面積法工作的,不論測量頭是何種測量原理,管道中都必須充滿液體。為了防止液體中的氣體在管道中的積聚,管道的最高點都應安裝排氣閥,實行自動排氣或人工定期排氣。

圖3.78插入式電磁流量計

1-標尺套;2-墊圈;3-傳感器外保護套;4-連接螺紋;5-接地電纜;6-接地端子;7-進線口;8-殼體;9-進線口;10-電源界限端子;11-接線盒;12-磁線圈電極部件;13-機蓋緊固螺釘;14-帶密封圈的機蓋

 

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