大管道气体流量检测仪表

2013-01-07 11:24:41来源: 21ic
工程中口径大于 300mm 的管道普遍采用取样原理、插入安装
方式,仅测取管道中一点或多点的流速来推算流量的插入式流量计,这类仪表的共同特点是:结构简单、安装维修方便、价格低廉、重复性好,是工控系统中检测大管道气体流量性价比较高的仪表,一般精确度不高,不宜用于需要准确计量的贸易结算。因其原理均为取样性质,所以首先要了解管道内的流速分布,这样才能正确选定检测点的位置及数量。

一 工业管流

1. 千变万化的管内流速分布

管道中安装的形形色色的管配件(如阀门、弯头、歧管、变径管、过滤器等),由于它们的形式及组合方式极多,所引起的管内流速分布也千变万化,难以估计。而绝大多数流量仪表的精确度都与流速分布有关,它的校验所处的流场应与实用条件的流场一致,校验的系数才有意义。这个流场被公认为充分发展紊流,只要管道具有较长的直管段就可以得到。

2. 充分发展紊流

因实际流体均有粘性,在流动过程中会带动或制约相邻层面的流体,这种作用经过约30D(D 为管内径)直管段长度,其流速分布将不再变化,如雷诺数Re<2000 为层流;Re>4000为紊流。工业中多为紊流,即充分发展紊流。

近百年来不少科学家对充分发展紊流进行了大量地测试与描述。其中以Nikaradse 的光滑管充分发展紊流公式最简单,它近似地表达为:

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式中,Vi—任一点流速;Vm—中心最大流速;y—流速点距主管壁的距离;R—
管道半径;n—为指数,与Re 有关。

newmaker.com通过式(1)可推导出光滑管充分发展紊流的平均流速点newmaker.com

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由式(2)可知,圆管内的平均流速点取决于3 个因素:直管段长度;雷诺数Re;粗糙度ε。

因此,它的位置并非固定不变,这不像有些厂商所宣传,仅测管道一点的流速即可达到±1.0%的流量精确度,按ISO7145 评估,在满足上述三个条件下其精确度也只能达到±3%如果直管段较短,流量精确度甚至不足±(5~10)%。

3. 流动调整器

要准确地测量流量,须具有较长直管段长度,而实际现场往往无法满足。为此,国际标准化组织曾多次推荐采用10 余种类型的流动调整器,但笔者认为这并非上策,因为:(1)增加成本,一台流动调整器的价格不亚于一台流量计;(2)需经常清洗,加大维修量;(3)效果好的流动调整器永久压损大,增加运行成本;(4)易于堵塞,即使部分堵塞也改变了流速分布,无法提高精确度。

二 插入式气体流量检测仪表

在我国倡导建设节约型社会的前提下,本文所介绍的大管道气体流量检测仪表排除了压损大运行费过高的节流装置,和价格过高的气体超声波流量计,仅限于介绍性价比较高,以取样原理的插入式流量仪表,按其取点方式可分为3 大类。

1. 测点速

凡可测流速的仪表插入管道均可成为流量计。较为通用的有以下几种:

(1)双文丘里管

早 于 40 年前,美国Taylar 公司已有产品推向市场,称皮托一文丘里管(Pitot Venturi Tube)(见图1)。国内不少火电厂曾仿制应用于风量测量称“小喇叭管”。近10 多年,国内厂商按此原理推出产品,称为双文丘里管,区别仅是前者高压取自支持杆,而后者取自管壁,在同样流量下,后者输出差压将略小于前者。其原理特点是利用外文丘里管喉部加速产生低压P2,而将内文丘里管的尾部置于外文丘里管的喉部低压区,促使内文丘里管的喉部产生更低的低压P2’,因而在同样的流量下可获得更大的输出差压,较适用于大管道的低流速气体流量测量,由于它仅测一点流速,管道中流速分布对其影响很大,因而精确度较低。目前市场上还有一种三文丘里管,它在双文丘里管内再安装一个文丘管,企图获得更大的差压,当尺寸较小时,附面层的作用将呈现出来,制约了这种加速降压效果,且带来了结构复杂、系数不稳定的负面影响,不宜倡导。
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关键字:气体流量检测  多点流速  风量装置

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0107/article_6614.html
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