摘要(yào):從原理、計(ji)算方法和(hé)性能等方(fāng)面對目前(qian)應用廣📱泛(fan)的幾種流(liú)量計進行(háng)比較和分(fen)析,得出了(le)節流型流(liú)量計
是一(yi)種經濟性(xìng)好、穩定性(xing)好、使用方(fāng)便的流量(liang)計的結論(lun)。介📧紹了⭕幾(jǐ)種節流型(xíng)流量計的(de)選型方法(fa),具體介紹(shao)了新型節(jiē)💘流裝置德(dé)爾塔巴流(liú)量計在某(mǒu)選礦廠浮(fu)選作業空(kong)氣流量檢(jiǎn)測中的應(yīng)用情況。
0引(yǐn)言
流量檢(jiǎn)測在工業(yè)生産運輸(shu).科學研究(jiu)、國防事業(ye)中都發揮(hui)着重要作(zuo)用,檢測對(dui)象可以是(shì)氣體、液體(ti)和混合流(liu)體3種不同(tóng)特性的流(liu)體。随着自(zi)動化水平(píng)的不斷提(ti)高,流量測(cè)量和控制(zhì)已經由原(yuan)來的保證(zheng)基📞本生産(chǎn)功能過渡(du)到✉️實現優(you)化🔆控制。當(dang)前,我國節(jiē)能🏃🏻減排形(xíng)式嚴峻,爲(wèi)了提高資(zi)源利用率(lü)👄和實現生(sheng)産指标的(de)增長,流量(liàng)儀表就成(chéng)爲了自動(dòng)化控制中(zhōng)不可缺少(shǎo)的檢測儀(yí)表之一👈。
1流(liu)量計的種(zhong)類
流量檢(jian)測的方法(fǎ)可以劃分(fèn)爲以下幾(jǐ)種:利用伯(bo)努利原理(li)👨❤️👨,通過🔞測量(liang)流體差壓(yā)信号來反(fan)映流量的(de)差🏃🏻壓式💜流(liú)量測量法(fǎ);利用标準(zhǔn)小容積來(lai)連續測量(liang)流量的容(rong)積式測量(liàng)方法;通過(guo)直接測量(liang)流體流速(su)來🏒測量流(liú)量的速度(du)式🆚測量法(fǎ);以測量流(liu)體質量流(liu)量的質量(liang)流量測量(liang)法。
流量計(ji)是指用以(yǐ)測量管路(lù)流體流量(liàng)即單位時(shi)間内通過(guo)的流體體(ti)積的儀表(biao),種類繁多(duō)。但按照測(ce)量方法和(he)結構進行(hang)分♻️類,大緻(zhi)可以分爲(wei)兩類:測體(ti)積流量和(he)測質量流(liú)量。體積流(liu)量計又可(ke)以分爲容(róng)積式流量(liàng)計和速度(dù)式流量計(jì)。具體分類(lei)如表1所示(shì)。
2幾種常用(yòng)流量計的(de)比較
2.1從經(jīng)濟角度比(bi)較.
對于
渦(wo)街流量計(jì)
,儀表購置(zhi)費用高,安(ān)裝費用和(he)運行費用(yong)低,維護費(fèi)🏃♀️用中等;對(duì)于節流型(xing)流量計,儀(yí)表購置費(fèi)用比渦街(jiē)流量計低(dī),安裝費用(yong)和運行費(fèi)用較低,維(wei)護費用中(zhong)等;對于轉(zhuǎn)子流量計(jì),儀表購置(zhi)👣費用、安裝(zhuāng)費用、運行(háng)費用、維護(hù)費用均低(di)。所以從經(jīng)濟指标上(shang)看,轉子流(liu)量計比較(jiào)優越。
2.2從使(shǐ)用環境角(jiǎo)度比較
渦(wō)街流量計(jì)受溫度影(yǐng)響最小,但(dàn)是受電磁(cí)幹擾、射頻(pin)⭐幹擾最大(da);在差壓計(ji)良好的情(qíng)況下,節流(liú)型流量計(ji)和轉子🐅流(liu)量計均能(neng)很好地防(fang)爆和防水(shui),但是節🚩流(liú)型流量計(ji)的抗電磁(cí)幹擾、射頻(pin)幹擾能力(lì)明顯優于(yu)轉子流量(liang)計。故從環(huán)境因素上(shàng)看,選用節(jiē)流型流量(liàng)計比較合(hé)适。
2.3安裝條(tiáo)件的比較(jiao)
節流型流(liu)量計的公(gong)稱直徑範(fàn)圍最廣,可(ke)以從50~1200mm,且對(dui)🌈上☔下🏃♂️遊直(zhi)管段長度(du)要求較小(xiao);轉子流量(liang)計雖然可(ke)以測量小(xiǎo)流量流體(ti)的流💚量,但(dan)是可測量(liàng)範圍最小(xiǎo),且傳感器(qì)安裝方位(wei)隻能是垂(chuí)直由下向(xiang)上;渦街流(liú)量計測量(liang)範圍适中(zhong),但其不能(neng)測雙向流(liú)。
2.4儀表性能(neng)方面的比(bi)較
渦街流(liu)量計結構(gòu)簡單,适用(yòng)的流體種(zhǒng)類多,與節(jiē)流型、轉🔞子(zǐ)🌈式比較具(ju)有較高的(de)精度,但是(shi)其不适用(yòng)于低雷諾(nuo)數測量,在(zài)高🏃黏度、低(dī)流速、小口(kǒu)徑情況下(xia)使用受到(dao)限制;
轉子(zi)流量計
可(ke)用于小口(kou)徑和低流(liú)速,多用于(yú)現場指示(shì),但
玻璃轉(zhuǎn)子流量計(ji)
容易碎,且(qie)不能在高(gāo)溫高壓下(xià)工作,大流(liu)量儀表結(jie)構💋笨重,當(dāng)使🈲用爐體(ti)和出廠标(biao)定不--緻時(shi)需要重新(xin)進行流量(liàng)示值标定(ding);節流型流(liu)量計中的(de)标準孔闆(pǎn)使用廣♊泛(fàn),結構🈲易于(yú)複制,簡單(dān)牢固,穩定(dìng)性好,使用(yong)♉壽命長,并(bing)且價格低(dī)廉。節流型(xing)流量計性(xing)能優越,液(ye)💋體、氣體蒸(zheng)汽皆可測(ce)量,便🐅于形(xíng)成專業化(hua)規模生産(chan)✂️,标準節流(liu)裝置🤩無需(xū)實際校準(zhǔn)即可使用(yòng)。
綜上所述(shu),節流型流(liu)量計由于(yú)性能優越(yue)價格适中(zhōng)、安裝和使(shi)用方便,故(gù)實際應用(yòng)廣泛。
3幾種(zhǒng)節流型流(liú)量計的應(ying)用選型
節(jie)流型流量(liang)計的節流(liú)裝置有孔(kong)闆、噴嘴、文(wen)丘裏管🙇♀️等(děng),根據取♻️壓(yā)方式,安裝(zhuāng)的管道條(tiáo)件,測量的(de)流體性質(zhi)等可以選(xuǎn)用不同的(de)節📐流裝置(zhi)。企業主要(yao)能源消🐅耗(hào)的水♌、風、燃(rán)氣、蒸汽、氧(yang)等流體的(de)計量,如天(tiān)然氣、水或(huò)企業自産(chǎn)能源總量(liang)等,盡量選(xuǎn)用标準節(jie)流裝置,因(yīn)标準節流(liú)💜裝置有國(guo)際和國家(jia)标準作支(zhī)撐。
3.1孔闆流(liú)量計
孔闆(pan)結構簡單(dān),易于批量(liang)生産,節省(shěng)材料,價格(ge)低廉,是實(shi)際應用中(zhong)的首選類(lèi)型,在測量(liàng)大流量高(gāo)溫蒸✌️汽或(huo)者混合液(yè)體時🎯具有(yǒu)比較大的(de)優勢。但是(shì)壓力損失(shī)大,且不适(shi)用于測👈量(liàng)含顆粒纖(xian)維漿或腐(fu)蝕性流體(ti)。
我國常選(xuǎn)用孔闆作(zuò)爲測量給(gei)水、中低壓(yā)蒸汽流量(liàng)的節流件(jiàn)🔱。在被測流(liú)體爲髒污(wu)介質時推(tui)薦使用圓(yuán)缺孔闆和(he)偏心孔闆(pǎn)🤞,如對焦爐(lú)煤氣、高爐(lu)煤氣、濕氣(qì)體的測量(liàng)。孔闆流量(liàng)計亦在天(tian)然氣流量(liàng)測量和高(gāo)溫蒸汽測(cè)量等領域(yù)被視爲主(zhǔ)力儀表之(zhi)一,占有不(bú)🔞可替代的(de)地位。
3.2噴嘴(zui)流量計
噴(pen)嘴是廊形(xíng)節流裝置(zhi),無尖銳的(de)棱角,耐高(gao)流速沖擊(ji)與磨損,流(liu)量特性長(zhang)期穩定,因(yin)此比容易(yi)邊緣鈍😍化(huà)的孔闆流(liú)量計檢🌍定(dìng)周♈期長。噴(pēn)嘴節流裝(zhuāng)置适用于(yú)腐蝕性流(liú)體🏃或高速(sù)流體,對于(yu)髒污流體(tǐ)也有比較(jiào)長的壽命(ming)。與孔闆相(xiàng)比,噴嘴的(de)加工成💔本(běn)高,所需🌈直(zhí)管段比孔(kong)🔴闆短,而成(cheng)本又比文(wén)丘裏管低(di)。當被測量(liàng)流體爲高(gao)👉壓蒸汽時(shí),常選用噴(pen)嘴作爲節(jie)流裝置。
噴(pen)嘴流量計(ji)曾被廣泛(fàn)的使用在(zai)真空行業(yè)中。但在實(shi)際應用中(zhong)⭐,應盡量避(bì)免在小于(yú)3kPa壓力的情(qing)況下使用(yong),因爲此🐇時(shí)氣流的均(jun1)勻和穩定(ding)性變差,将(jiāng)對測量産(chǎn)生較大的(de)偏差。噴嘴(zui)流量計結(jié)構牢固,檢(jiǎn)定周期長(zhang),維護量💚少(shǎo),從而減少(shǎo)了運行成(cheng)本。因此近(jìn)年來,業🔅内(nèi)更提出使(shi)用一體化(hua)定值噴嘴(zuǐ)流量計對(duì)天然氣流(liu)量進行檢(jiǎn)測。
3.3文丘裏(lǐ)管流量計(jì)
文丘裏管(guǎn)結構複雜(zá),加工困難(nan),比孔闆和(he)噴嘴浪費(fei)材料,因此(cǐ)✊造價高。在(zài)同樣差壓(ya)下,經典文(wen)丘裏管比(bǐ)孔闆和噴(pēn)嘴的壓力(li)損失要小(xiao)很多,且對(duì)上下遊直(zhi)管段要🥰求(qiú)小,比較适(shì)合💃🏻于低壓(ya)損和狹小(xiao)地段的中(zhōng)大流量測(cè)量。在測量(liàng)🏃🏻♂️中要求低(di)壓損時,可(ke)以選用文(wen)☂️丘.裏管或(huò)者文丘裏(li)噴嘴。
3.4德爾(ěr)塔巴流量(liang)計
德爾塔(tǎ)巴屬于差(cha)壓式流量(liàng)計,插人式(shi)工作方式(shì)是一種精(jing)度高、量程(chéng)比大、壓損(sǔn)小的勻速(sù)流量探頭(tóu),可💛用于氣(qì)體、液體🔞、蒸(zheng)汽的流量(liang)測量。德爾(ěr)塔巴具有(you)使📧用壽命(mìng)長、長期運(yùn)行費⭕用低(di)、安裝費用(yong)低廉.不易(yì).磨♌損、受油(you)脂的影響(xiǎng)小等特點(diǎn),可以在不(bu)停産的情(qíng)況下進行(háng)安裝、拆卸(xiè)和檢修,特(te)别适用于(yú)🏒無法停産(chan)安裝的測(cè)點或💘介質(zhì)很髒需定(ding)期檢修的(de)測點,在各(gè)冶煉廠熔(róng)煉㊙️爐氧氣(qi)流量檢測(ce)中得到了(le)廣泛應用(yong)。
4德爾塔巴(bā)流量計的(de)工作原理(lǐ)及計算方(fāng)法
4.1結構
德(de)爾塔巴流(liu)量計由德(de)爾塔巴節(jie)流裝置、安(an)裝支架、
溫(wēn)度傳感器(qi)
,
壓力變送(song)器
、
差壓變(bian)送器
組成(cheng)。其中差壓(yā)探頭是關(guan)鍵部件,決(jué)定着流量(liang)檢測精度(du)。如圖1所示(shi),德爾塔巴(bā)節流裝置(zhi)爲獨特的(de)對稱曲面(miàn)設計,可以(yǐ)進行雙向(xiàng)測量。德爾(er)塔巴探頭(tóu)長度爲流(liú)體管道内(nèi)徑,兩側分(fèn)布不均勻(yun)8mm取壓孔。面(mian)向流體進(jìn)人的曲面(mian)上的取壓(yā)孔爲高壓(yā)取壓孔,另(lìng)一面的爲(wèi)低壓取壓(yā)孔。德爾塔(ta)巴低壓取(qu)壓🍉孔在傳(chuán)感器⭕側後(hòu)兩邊,在傳(chuan)感器與被(bèi)測流體分(fèn)開前避免(mian)了低壓取(qǔ)壓孔被堵(du)塞和受到(dao)渦流的影(ying)響。德爾塔(tǎ)巴傳感器(qi)表面粗糙(cāo)處理❓,使流(liu)體流速變(biàn)化大♋時仍(reng)能使流體(tǐ)在傳🐆感器(qi)表面保持(chí)紊流狀态(tai),使德爾塔(ta)巴可❓以穩(wen)定地測得(de)被測流體(tǐ)低流速時(shí)的流量。
4.2工(gong)作原理
德(de)爾塔巴流(liú)量計用差(chà)壓式工作(zuo)原理進行(háng)流量檢⚽測(cè),将一定直(zhi)徑的測量(liang)管插入被(bèi)測介質管(guǎn)道。流體流(liú)經測量管(guǎn)時,首先經(jīng)過🔴一個壓(ya)力大于管(guǎn)道靜壓的(de)高壓區域(yù),流體在高(gao)壓孔後的(de)加速段速(sù)度迅速增(zēng)大,高壓區(qū)域的壓力(lì)上升,在經(jīng)過高低壓(ya)分界點✔️後(hòu),阻力消失(shī),在測量管(guǎn)後部的低(dī)壓區域産(chǎn)生部分🌈真(zhen)空,使測量(liàng)管🎯前後的(de)壓力差增(zeng)大。德爾塔(tǎ)巴流量計(ji)利用高、低(di)壓區按科(ke)學計算有(yǒu)規律的分(fèn)布在測量(liàng)管兩側的(de)取壓孔來(lai)檢測流體(ti)的差壓,得(de)出由平均(jun1)流速産⛱️生(shēng)的平均差(cha)壓,把這個(gè)差壓傳送(sòng)給差壓變(biàn)送器并進(jin)行分析計(ji)算。德爾塔(tǎ)巴采用了(le)不均勻分(fen)布的兩排(pai)取壓孔進(jin)行取壓,避(bì)免了單一(yi)取壓孔✏️隻(zhi)能取得某(mou)一點流速(su)而不是平(ping)均流速,這(zhe)樣能更好(hǎo)地反映😘被(bei)測管道的(de)真實流量(liàng)。
4.3計算方法(fa)
德爾塔巴(ba)的流量計(jì)算基本是(shi)按照ENISO5167-1标準(zhǔn)中指定的(de)方🌈法計算(suan)💜。計🈲算方法(fa)如下:
式中(zhōng):qm爲質量流(liu)量(kg/s);ζ爲探頭(tou)的阻斷系(xì)數;ε爲流體(ti)膨脹系數(shù);d爲管🥰道🌈内(nèi)徑(m);OP爲壓差(cha)(Pa);p爲工作狀(zhuàng)态下介質(zhì)密度(kg/m3)。
德爾(ěr)塔巴的阻(zǔ)斷系數ζ隻(zhī)與探頭的(de)結構有關(guan),與介💯質無(wú)關,可在每(měi)個探頭的(de)計算書中(zhong)找到。下标(biāo)爲B表示工(gong)作狀态下(xia)✊,下标爲D表(biao)⚽示設計時(shí)的狀态。
由(yóu)于德爾塔(ta)巴引起的(de)壓力損失(shī)極小,所以(yi)膨脹系數(shu)😍ε非👉常接近(jìn)于1,但在計(jì)算時ε是-一(yi)個常數,在(zài)被測量介(jie)質爲可🔞壓(ya)縮介質比(bǐ)如🔞氧氣時(shí),要按當前(qian)工作狀态(tai)下的可膨(péng)脹系數計(jì)算。一般可(kě)按照最大(dà)流量的2/3時(shí)的可膨脹(zhang)系數計算(suan):
式中:εp可在(zai)計算書中(zhōng)查找。
流量(liang)計算的精(jing)确度受管(guǎn)道内徑的(de)影響大,需(xū)要精㊙️确⛷️确(que)定管道🌏内(nei)徑的取值(zhí)。管道内徑(jìng)受材料和(he)溫度影響(xiang)與設計尺(chǐ)寸發❌生偏(piān)離,需要在(zài)線計算管(guan)道内徑:
式(shì)中:a表示管(guǎn)道材料的(de)縱向膨脹(zhàng)系數。
工作(zuo)情況下介(jiè)質的密度(dù)與當時的(de)溫度、壓力(li)和介質的(de)性質🌈有關(guān)。若設計狀(zhuàng)态與工作(zuò)狀态相近(jin)時,也🤟可按(àn)照以下公(gong)式計📧算:
5德(de)爾塔巴流(liu)量計在浮(fú)選作業空(kong)氣流量檢(jiǎn)測中的應(yīng)用
5.1應用條(tiáo)件
某選礦(kuang)廠浮選作(zuo)業設有7組(zu)壓縮空氣(qi)支管,用于(yú)浮選槽的(de)充氣❤️。全部(bu)選用德爾(er)塔巴流量(liang)計進行流(liú)量檢測,并(bing)通過氣🛀動(dong)單座調✊節(jie)閥對壓縮(suō)空氣流量(liàng)進行控制(zhi)🔱,壓縮空⛱️氣(qi)從浮選槽(cao)底部噴出(chū),形成浮選(xuǎn)槽泡沫,壓(yā)縮空氣流(liu)量是否合(hé)理直接關(guan)系到浮選(xuan)槽的生産(chǎn)指标。壓縮(suo)空氣管徑(jìng)爲DN50,工作狀(zhuang)🈲态下氣體(ti)溫度約爲(wèi)40℃,壓力爲💋0.6MPa。德(dé)爾塔巴流(liú)量計的檢(jiǎn)測信号🤞輸(shu)人PLC控制系(xi)統,進行流(liú)量的計算(suàn)、累計和控(kòng)制。
5.2德爾塔(tǎ)巴流量計(ji)的組成及(ji)選型
1)德爾(er)塔巴檢測(cè)件
德爾塔(ta)巴的檢測(cè)件爲德爾(er)塔巴探頭(tou),探頭由探(tan)頭套管和(he)探✍️頭本體(ti)組成。探頭(tóu)套管即探(tàn)頭支架,是(shì)與管道焊(han)接的部件(jian),探頭本🍉體(tǐ)安裝在管(guǎn)道内部,可(kě)以單/雙面(mian)支撐。本體(tǐ)與套管用(yong)法蘭或焊(han)接的方式(shì)連接。某選(xuǎn)礦廠浮選(xuǎn)作💁業7組壓(yā)縮空氣支(zhī)管流量檢(jian)測㊙️采用的(de)德爾🧑🏾🤝🧑🏼塔巴(ba)檢測件🚶♀️,型(xíng)号爲HLVD25,量程(cheng)⭕0~2000N·m3/h,工作溫度(dù)40C,工作壓力(li)0.6MPa,量程比大(da)于30:1,探頭材(cai)料爲316L不鏽(xiù)鋼。在此應(ying)用條件下(xia),德💋爾塔巴(bā)檢測件形(xíng)成的差壓(yā)範圍大約(yuē)爲0~1.3kPa。德🐇爾塔(ta)巴檢測件(jiàn)後帶
三閥(fá)組
,可以直(zhi)接安裝差(cha)壓變送器(qi)。
2)差壓變送(song)器
差壓變(biàn)送器作爲(wei)德爾塔巴(ba)檢測件的(de)差壓檢測(cè)。選用的差(cha)壓變送器(qi)型号爲7MF4433-1FA02-2AB6-ZA01+Y01,量(liang)程0~2.kPa,二線制(zhi),電源24VDC,帶表(biao)頭,精度🏃0.5級(ji),輸出4~20mA信号(hào)到PLC進行處(chu)理。
3)溫度傳(chuan)感器
溫度(dù)傳感器用(yong)于壓縮空(kong)氣溫度的(de)檢測,在總(zong)管上設💯置(zhi)📐一個溫🏃度(dù)傳感器即(jí)可。溫度傳(chuan)感器爲
Pt100
熱(re)電阻
,型号(hao)爲WZP-230/LXl=300x150/36/,304套管,M27x2螺(luó)紋。熱電阻(zǔ)信号通過(guo)三線制方(fang)式接入PLC。
4)壓(yā)力變送器(qì)
壓力變送(song)器作爲管(guǎn)道壓力的(de)檢測。壓力(lì)變送器型(xíng)号爲7MF4033-1DA01-2AB6-ZA01+Y01,量💯程(chéng)㊙️0~1.0MPa,二線制,輸(shū)出4~20mA,電源24VDC,帶(dài)表頭,管道(dào)壓力通過(guo)導壓管經(jing)👣截止閥引(yǐn)到壓力變(biàn)送器。
5.3現場(chang)安裝
德爾(er)塔巴探頭(tóu)安裝示意(yi)圖如圖2所(suǒ)示。德爾塔(tǎ)巴探☀️頭必(bi)須📱根🔅據管(guǎn)道尺寸選(xuan)型,确保檢(jian)測杆的尺(chǐ)寸必須與(yǔ)管道直徑(jìng)一緻。爲了(le)使德爾塔(ta)巴探頭更(gèng)有效地工(gōng)作,現場安(an)裝時需要(yào)注意以下(xià)幾🐅個細節(jiē):1)在探🐅頭上(shàng)标有🔞流體(ti)流向❓和差(cha)壓極性的(de)标牌✨,安裝(zhuāng)時确🐅認探(tan)頭極性;2)必(bì)須保證探(tàn)頭的高壓(yā)側與變送(sòng)器的♊正極(ji)連接,低壓(yā)側與變送(song)器的負極(jí)連接;3)将差(cha)壓變👨❤️👨送器(qì)按照手冊(ce)進行線路(lu)㊙️連接。
由于(yú)被測介質(zhì)是壓縮空(kong)氣,差壓信(xìn)号通過氣(qì)體介質傳(chuan)遞到差壓(ya)變送器,所(suǒ)以安裝差(chà)壓變送器(qi)時應⭕盡量(liang)由.上往下(xià)插入✌️,或者(zhě)傾斜3%,使冷(lěng)凝水能順(shùn)利返回管(guǎn)道中。現場(chǎng)安裝時,三(sān)閥組和差(cha)壓變送器(qi)的位置必(bì)須高于探(tan)頭差壓輸(shu)出端口,否(fou)則将影響(xiang)測量👄效果(guǒ)。
6結束語
以(yi)節流裝置(zhi)爲檢測元(yuán)件的節流(liú)型流量計(jì)是曆史悠(you)久,理論底(dǐ)蘊深厚,實(shí)踐經驗豐(feng)富,應用成(cheng)熟,性價比(bǐ)很❤️高的♉一(yi)-類✌️流量計(ji),目前節流(liú)型流量計(jì)的種類有(you)上百✌️種,應(ying)用💯選型時(shi)需要根據(jù)實際工藝(yi)要求綜合(he)考慮。與渦(wo)街流量計(ji)比較,該文(wen)選擇德爾(ěr)塔巴節♻️流(liú)型流量計(jì)檢測壓縮(suo)空氣流量(liang),可節省大(da)約2/3的投🥵資(zi),并且檢測(ce)🏃♀️精度達到(dào)1.5%左右,與新(xin)的渦街流(liú)量計精度(dù)(1%~2%)相當,而🔱對(duì)于大型管(guǎn)道(DN200以上)的(de)流量檢測(ce),選擇德爾(er)塔巴流量(liàng)計的經🌍濟(jì)性更加顯(xiǎn)著。
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