孔(kǒng)闆流量計測(ce)量原理
孔闆(pǎn)流量計
是将(jiang)标準孔闆與(yǔ)多參數
差壓(ya)變送器
(或差(cha)壓變送器、溫(wēn)度變送器及(ji)
壓力變送器(qi)
)配套組成的(de)高量程比差(cha)壓流量裝置(zhi),可測量氣體(ti)、蒸🥵汽、液體及(ji)引的流量,廣(guang)泛應用于石(shí)油、化工、冶金(jīn)、電力、供熱、供(gong)水👣等領域的(de)過程控制和(hé)測量。節流裝(zhuāng)置又稱爲差(cha)壓式流量計(ji),是由一次檢(jiǎn)📞測件(節流件(jian))和二次裝置(zhi)(差壓變送器(qi)和流量顯示(shì)儀)組成廣泛(fan)應用于氣體(tǐ)。蒸汽和液體(tǐ)的流量測量(liang)。具有結構簡(jiǎn)單,維修方便(biàn),性能穩定。在(zài)已知有關參(cān)數的條件下(xia)🐕,根據流動連(lian)續性原理和(he)💋伯努利方程(chéng)可以推導出(chū)差壓與流量(liàng)之間的關系(xì)而求得流量(liàng)。
其基本公式(shi)如下:
c-流出系(xi)數 無量綱
d-工(gōng)作條件下節(jie)流件的節流(liú)孔或喉部直(zhí)徑
D-工作條件(jiàn)下上遊管道(dào)内徑
qm-質量流(liu)量 Kg/s
qv-體積流量(liàng) m3/s
?-直徑比d/D無量(liàng)綱
流體的密(mi)度Kg/m3
可膨脹性(xìng)系數 無量綱(gāng)
基本結構
節(jiē)流件:标準孔(kǒng)闆、标準噴嘴(zui)、長徑噴嘴、1/4圓(yuan)孔闆、雙重孔(kǒng)闆、偏心孔闆(pan)、圓缺孔闆、錐(zhuī)形入口孔闆(pan)等
取壓裝置(zhì):環室、取壓法(fǎ)蘭、夾持環、導(dao)壓管等
連接(jiē)法蘭(家标準(zhǔn)、各種标準及(ji)其它設計部(bù)門的法蘭) 、緊(jin)固件。
測量管(guan)
孔闆流量計(jì)結構圖:
使用(yòng)條件
孔闆流(liú)量計是将标(biāo)準孔闆、
智能(néng)差壓變送器(qi)
、
三閥組
、
智能(neng)流量積算儀(yí)
配套組成的(de),又稱
差壓式(shì)流量計
、
平衡(héng)流量計
,具有(you)量程比差壓(yā)流量裝置,可(kě)測量氣體、蒸(zheng)汽、液體的流(liú)量。廣泛應用(yong)于石油、化工(gong)、冶、電力、供熱(re)、供水等域的(de)🔞過程控制和(hé)測量。
在充滿(man)管道的流體(tǐ),當它們流經(jīng)管道内的節(jiē)流裝置時,流(liu)束将在節流(liú)裝置的節流(liú)件處形成局(jú)部收縮,從而(ér)使流速增加(jiā),靜壓力低,于(yu)是在節流件(jian)前後🤩便産生(sheng)了壓力☎️降,即(ji)壓🚶♀️差,介質📧流(liú)動的❄️流量越(yue)大,在🔞節流件(jian)前後産生的(de)壓差就越大(da),所以孔闆流(liu)量計可以通(tong)過測🏃♀️量壓差(cha)來衡量流體(ti)流量的大小(xiǎo)。這種😍測量方(fang)法是以能量(liàng)守衡定律和(he)流動連續性(xing)定律爲基準(zhǔn)的。
孔闆流量(liàng)計節流裝置(zhi)(孔闆流量計(ji))是集流量、溫(wēn)度、壓❄️力🐆檢❓測(ce)功能于體,并(bing)能進行溫度(dù)、壓力自動補(bu)償的新代流(liú)量計,該孔闆(pan)流量計采用(yòng)先進的微機(ji)技術與微功(gong)耗新技術,功(gong)能強,結構緊(jin)湊,操作簡單(dan),使用方便。
孔(kong)闆流量計正(zhèng)常使用條件(jiàn):
(1)工藝介質要(yao)持續的通過(guò)孔闆流量計(ji)而且要充滿(mǎn)導壓管管,否(fou)則流量将無(wu)法測量。例如(rú)棒磨機給水(shui)流量✊無指示(shì),儀表工到現(xian)場檢查變送(song)器打開排污(wu)有少量水流(liú)出,認爲是導(dǎo)壓管堵塞了(le),用氮氣吹,發(fā)現是通的,仔(zai)細檢查🐪後發(fa)現節流元件(jian)安裝在靠近(jìn)出水口附近(jìn)(常壓),而且管(guǎn)道又再處(距(ju)地面11m)水沒有(yǒu)🔞充滿工藝管(guǎn)道。建議把孔(kǒng)闆流量計移(yi)位,後來把孔(kong)‼️闆移到距地(di)面7米左右的(de)橫管段,這時(shi)水能滿管流(liu)量指示正常(cháng)。
(2)被測介質在(zai)物理上和熱(rè)力學上必須(xū)是均勻的單(dān)相流體。
(3)被測(ce)介質流經節(jiē)流裝置時不(bu)得發生相變(bian);即使導壓管(guǎn)内發生⛹🏻♀️相變(biàn)也不行。
(4)節流(liú)裝置所測得(dé)被測介質必(bi)須是穩定流(liu),或被測介質(zhi)❗是穩定的緩(huan)慢變化的,不(bu)适用于動流(liu)和臨界的流(liú)量測量。
(5)流束(shù)應與管道平(ping)行,不得有旋(xuán)轉流。
安裝要(yao)求
節流裝置(zhi)的安裝和适(shì)用于下列管(guan)段和管件有(you)關:節流件上(shàng)遊側第一阻(zǔ)力件、第二阻(zu)力件,節流件(jian)下右側第一(yi)🌏阻力件,從節(jiē)流件上遊第(dì)二阻力件到(dao)下遊第一阻(zu)力件之間的(de)管段以㊙️及差(chà)壓訊号管路(lù)等。
管道條件(jian)
(1)節流件前後(hòu)的直管段必(bi)須是直的,不(bu)得有肉眼可(kě)見的彎曲。
(2)安(an)裝節流件用(yòng)得直管段應(ying)該是光滑的(de),如不光滑,流(liú)量系數應乘(cheng)以粗糙度修(xiu)正稀疏。
(3)爲保(bǎo)證流體的流(liu)動在節流件(jiàn)前1D出形成充(chong)分發展❤️的紊(wěn)流速度🤟分布(bu),而且使這種(zhǒng)分布成均勻(yún)的軸對稱形(xíng),所以直管段(duàn)必須是圓的(de),而且對節流(liu)件前2D範圍,其(qi)圓度要求其(qi)甚爲嚴格,并(bing)✉️且有一定的(de)圓度指标。具(ju)體衡量方法(fǎ):
(A)節流件前OD,D/2,D,2D4個(ge)垂直管截面(miàn)上,以大至相(xiang)等的角距離(li)至少分别測(ce)量4個管道内(nèi)徑單測值,取(qu)平均值D。任意(yì)内徑單測量(liàng)值
與平均值(zhí)之差不得超(chāo)過±0.3%。
(B)在節流件(jian)後,在OD和2D位置(zhì)用上述方法(fǎ)測得8個内徑(jìng)單測值,任
意(yi)單測值與D比(bi)較,其最大偏(pian)差不得超過(guò)±2%。
2)節流件前後(hòu)要求一段足(zú)夠長的直管(guǎn)段,這段足夠(gòu)長的直管🌍段(duan)和節流件前(qián)的局部阻力(lì)件形式有關(guān)和直徑比β有(yǒu)關,見表1(β=d/D,d爲孔(kong)闆開孔直徑(jing),D爲管道内徑(jing))。
(4)節流件上遊(you)側第一阻力(li)件和第二阻(zǔ)力件之間的(de)直💃管段🙇🏻長度(du)可按第二阻(zu)力件的形式(shi)和β=0。7(不論實際(ji)💰β值是多少)取(qu)表一所列數(shù)值的1/2。
(5)節流件(jiàn)上遊側爲敞(chǎng)開空間或直(zhí)徑≥2D大容器時(shi),則敞💚開空🌐間(jiān)或大容器與(yu)節流件之間(jian)的直管長不(bú)得小于30D(15D)。若☔節(jie)流🔱件和敞開(kai)🚶♀️空間或大容(róng)器之間尚有(you)其它局部阻(zǔ)力件時,則除(chu)在🥰節流件與(yu)局部阻力件(jian)之間設有附(fù)合表1上規定(dìng)的最小直管(guan)段長1外,從敞(chang)開空間到節(jie)流件之間的(de)直管段總長(zhang)也不🍓得小于(yu)30D(15D)。
節流件上下(xia)遊側的最小(xiǎo)直管段長度(du)表
注:1、上表隻(zhi)對标準節流(liú)裝置而言,對(duì)特殊節流裝(zhuang)置可📞供參🌈考(kao)
2、列數系爲管(guan)内徑D的倍數(shù)。
3、上表括号外(wai)的數字爲“附(fù)加相對極限(xian)誤差爲零”的(de)數值,括号☂️内(nei)的數字爲“附(fu)加相對極限(xian)誤差爲±0.5%”的數(shù)值。即直管段(duàn)長度中有一(yi)個采用括号(hào)内的數值時(shí),流量測量的(de)極限相對誤(wù)差τQ/Q。應再算術(shù)相加0.5%亦即(τQ/Q+0.5)%
4、若(ruò)實際直管段(duàn)長度大于括(kuo)号内數值,而(er)小于括号外(wai)☎️的數值時,需(xu)按“附加極限(xiàn)相對誤差爲(wei)0.5%”處理。
(1)直流件(jian)安裝在管道(dao)中,其前端面(mian)必須與管道(dào)軸線垂直,允(yǔn)🏃♀️許🛀的最大不(bú)垂直度不得(dé)超過±1°。
(2)節流件(jian)安裝在管道(dào)中後,其開孔(kong)必須與管道(dào)同心,其允許(xu)的最大不同(tong)心度ε不
得超(chāo)過下列公式(shì)計算結果:ε≤0.015D(1/β-1)。
(3)所(suǒ)有墊片不能(neng)用太厚的材(cái)料,最好不超(chao)過0.5mm,墊片不能(neng)突出管壁内(nèi)否則可能引(yǐn)起很大的測(ce)量誤差。
(4)凡是(shi)調節流量用(yòng)的閥門,應裝(zhuāng)在節流件後(hou)最小值管段(duan)長度以外
(5)節(jiē)流裝置在工(gōng)藝管道上的(de)安裝,必須在(zài)管道清洗吹(chuī)掃後進行。
(6)在(zai)水平或傾斜(xie)管道安裝的(de)節流裝置的(de)取壓方式。
一(yī)、被測流體爲(wèi)液體時,爲防(fang)止氣泡進工(gōng)藝管道入💛導(dao)🎯壓管,取壓口(kǒu)應處于工藝(yi)管道中心線(xiàn)下偏≤45°的位置(zhi)上,正負💔取壓(ya)🌈口處💜于與💋管(guǎn)道對稱位置(zhì)時,兩者應在(zai)同一👄水平面(miàn)上(如下圖)。
二(er)、被測流體爲(wèi)氣體時,爲防(fáng)止液體截止(zhǐ)閥導壓管(冷(lěng)凝液)進入導(dao)壓管,取壓口(kou)應處工藝管(guǎn)道中心管道(dao)上方線上插(chā)🐅≤45°的位置,正負(fù)取壓口處于(yú)與管道對💔稱(chēng)位置時,兩者(zhě)應在同一水(shuǐ)平線上(見下(xià)圖)。
三、被測流(liú)體爲蒸汽時(shí),應保證冷凝(ning)器中冷凝液(yè)面恒🍉定和正(zhèng)負導壓管上(shang)的冷凝面高(gao)度一緻,正負(fù)壓口處于與(yu)🈲管道對稱位(wei)置時,兩者應(yīng)在同一水平(ping)面🏃🏻♂️上(見下圖(tú))。
上述三種取(qu)壓口的安裝(zhuāng)量式,均可與(yu)管道對稱和(he)管道♌的同🐅一(yi)側進行安裝(zhuāng)。
(7)安裝節流裝(zhuāng)置的管道處(chù)于垂直時,冷(lěng)凝器應處于(yú)同一水平位(wei)置上,這樣可(ke)以消除因取(qǔ)壓孔位置高(gao)度不♉同而引(yǐn)起的測量誤(wu)差。
(8)導壓管應(ying)按被測流體(ti)的性質和參(cān)數使用耐壓(ya),耐腐蝕的材(cai)質制造,其内(nei)徑不得小于(yu)6㎜長度最好在(zài)16M之内,視✏️被測(cè)🔆流體性質而(er)安,不同長度(du)下的最小内(nèi)徑(見下表)。
(9)安(ān)裝差壓信号(hào)按1:10傾斜度敷(fū)設。
安裝方式(shì)
測量液體:測(ce)量液體流量(liang)時工藝管道(dao)水平安裝,差(chà)壓變送器的(de)🈲位置放出空(kong)氣處于節流(liu)裝置下方時(shí),取壓口應在(zai)節流裝置的(de)水平中心軸(zhou)線下偏45°角引(yin)出,這樣可以(yi)消樣除由流(liú)體傳放出的(de)♈氣體進入導(dao)壓管和差壓(ya)變送器。
測量(liang)水蒸汽:測量(liàng)蒸汽流量時(shí),安裝方式一(yi)般爲差💔壓變(bian)送器低于、高(gao)于節流裝置(zhì)兩種。取壓口(kǒu)位置應附合(he)上述安裝要(yao)求💋,并在導壓(ya)管制高點處(chu)裝上放氣閥(fá)和氣體收集(jí)器。
測量氣體(tǐ):測量介質爲(wei)清潔的氣體(ti)流量時,安裝(zhuang)方式一般爲(wei)差壓變送器(qì)高于、低于節(jie)流裝置兩種(zhǒng)取壓口位置(zhì)應符✉️合上☔述(shu)安🙇🏻裝要求,當(dang)差壓變送器(qì)低❤️于節流裝(zhuang)置時💃🏻,導壓管(guǎn)必須向下彎(wān)至💛差壓變送(sòng)器,并在最低(dī)處裝置放水(shuǐ)閥和沉🔞積器(qì)。
測量腐蝕性(xìng)液體和氣體(ti):測量腐蝕性(xing)的液體和氣(qi)體❄️流量時,取(qu)壓口應附合(hé)上述安裝要(yao)求,不論管道(dào)是水平安裝(zhuāng)或🏃垂直安裝(zhuang),差壓變送器(qi)高于或低于(yu)節流裝⛷️置,均(jun1)必須在差壓(ya)變送器和節(jiē)流裝置之間(jian)的隔離器,并(bing)在隔離☔器至(zhì)差壓變送器(qì)的管路内填(tián)充隔離液,使(shi)被測流體不(bu)能與差壓變(biàn)送器接觸,以(yǐ)💃免破壞差壓(ya)變送器的正(zheng)常工作性能(néng)。
重複開方
差(chà)壓式流量計(jì)總是要有開(kai)平方運算這(zhè)一環節,但若(ruò)在🐉差❌壓變送(song)器開了平方(fang)後,在流量二(er)次表中再開(kai)一次平方,就(jiu)會産🈲生相當(dang)大的誤差。表(biǎo)9.2所列即爲各(ge)典型試驗點(diǎn)🐇重複開方後(hou)理💰論輸出值(zhi)的對照表。
重(zhòng)複開方後的(de)理論輸出對(dui)照表
|
差壓值(zhi)/%
|
開方後的流(liu)量值/%
|
重複開(kai)方後的輸出(chu)值/%
|
差壓值/%
|
開(kāi)方後的流量(liàng)值/%
|
重複開方(fang)後的輸出值(zhí)/%
|
差壓值/%
|
開方(fang)後的流量值(zhi)/%
|
重複開方後(hòu)的輸出值/%
|
|
0
1
4
9
|
0
10
20
30
|
0
31.62
44.72
54.77
|
16
25
36
49
|
40
50
60
70
|
63.25
70.71
77.46
83.67
|
64
81
100
|
80
90
100
|
89.44
94.87
100
|
重(zhòng)複開方的錯(cuò)誤一般發生(sheng)在差壓變送(song)器帶來開方(fāng)🔞功能🌈的🚶♀️系㊙️統(tǒng)中,是由于疏(shū)忽引起的,一(yī)般是在物🏃♂️料(liao)平衡計☔算中(zhōng)出現嚴重問(wen)題而懷疑流(liu)量示值大幅(fú)度偏高時才(cái)進行檢查,并(bing)最後得到糾(jiū)正。
避免重複(fú)開方錯誤的(de)有效方法如(rú)下。
①更新認識(shí)。許多老的儀(yi)表人員對差(cha)壓變送器功(gōng)能🔅的認識🔅習(xi)慣性停留在(zai)“差壓變送”上(shang)面,意即僅爲(wei)差壓測❤️量而(ér)已,故👅習慣性(xing)将❗二次表設(shè)置爲開平方(fāng)特🚶性。
②加強基(ji)礎資料管理(li)。基礎資料不(bú)僅包括二次(cì)表校驗單,還(hai)應包括二次(cì)表的組态數(shu)據記錄單,變(biàn)送器校驗♌單(dān)。
③組态時強調(diào)按數據記錄(lu)單操作,避免(mian)即興操作。并(bing)📱在組态完畢(bì)與記錄單校(xiao)對無誤後加(jia)上密碼,防止(zhǐ)随意改動。
孔(kǒng)闆銳角
普通(tōng)孔闆流量計(jì)的測量主要(yào)取決于迎向(xiàng)流體的開孔(kǒng)🔱及其端面(要(yao)尖銳),而與其(qi)後的形狀關(guan)系不大。後面(mian)加工倒角(喇(lǎ)叭口)是爲了(le)盡快使流體(tǐ)恢複均衡平(ping)穩👌流動狀✨态(tai),也有利于減(jiǎn)小孔闆造成(chéng)的永久壓力(lì)損。近十年出(chu)現的多孔孔(kong)闆平衡流量(liang)計,巧妙☁️地将(jiāng)流體整流器(qi)和測量🧡裝置(zhi)融合爲一體(tǐ),此類孔闆一(yi)般無須🏒刻意(yì)倒角,流束仍(réng)㊙️恢複很快,各(gè)孔💜入口也無(wú)須特别尖銳(rui)(對精确💚測量(liang)無礙☎️),卻大大(da)縮短了所須(xu)直管段,減小(xiǎo)了💔永久壓力(lì)損。
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