孔板流量计测量系统一般由节流装置(标准孔板)、 差压变送器及数据处理器(开方积算器或计算机)组成。孔板流量计在天然气计量方面被广泛的采用。
孔板流量计测量原理:
流速将在节流件处形成局部收缩,因而流速增加,静压力降低,于是在节流件前后便产生了压差。流体流量愈大,产生的压差愈大,这样可依据压差来衡量流量的大小。这种测量方法是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础的。压差的大小不仅与流量还与其他许多因素有关,例如当节流装置 形式或管道内流体的物理性质(密度、粘度)不同时,在同样大小的流量下产生的压差也是不同的。以伯努利方程式和流体流动的连续性方程式为依据。
孔板流量计的主要特点:
(1)、适用于较大口径管道的计量(目前口径大于DN600的流量计一般只能选用孔板)。
(2)、无可动部件,耐用。
(3)、应用历史悠久,标准规定较全。
(4)、制造相对容易,价格便宜。
孔板流量计是将标准孔板与多参量差压变送器(或差压变送、温度变送器及压力变送器)配套组成的高量程比差压流量装置,可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量。
广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。孔板流量计被广泛适用于煤炭、化工、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域,是发展工农业生产,节约能源,改进产品质量,提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中,流量仪表有两大功用:作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。
一、优点
1、结构易于复制,简单、牢固、性能稳定可靠、价格低廉;
2、应用范围广,包括全部单相流体(液、气、蒸汽)、部分混相流,一般生产过程的管径、工作状态(温度、压力)皆可以测量;
3、标准节流件是通用的,并得到了国际标准组织的认可,无需实流校准,即可投用,在流量传感器中也是唯一的;
4、检测件和差压显示仪表可分开不同厂家生产,便与专业化规模生产。
二、缺点
1、有较长的直管段长度要求,一般难于满足。尤其对较大管径,问题更加突出;
2、范围度窄,由于流量系数与雷诺数有关,一般范围度仅3∶1~4∶1;
3、测量的重复性、精确度在流量传感器中属于中等水平,由于众多因素的影响错综复杂,精确度难于提高;
4、压力损失大;
5、采用法兰连接,易产生跑、冒、滴、漏问题,大大增加了维护工作量。
6、孔板以内孔锐角线来保证精度,因此传感器对腐蚀、磨损、结垢、脏污敏感,长期使用精度难以保证,需每年拆下强检一次;
孔板流量计中的孔板变形情况很少发生,但是孔板变形后产生的后果很严重,导致仪表不能准确计量。孔板变形常常表现为迎流面下凹,严重时就像脱了底的铁锅。
发生变形的孔板往往是口径较大的孔板流量计,测量介质的温度较高,例如过热蒸汽,孔板厚度相对较薄的环室取压的节流装置。
我们在拆开环室时可以看见,孔板与环室之间的间隙还是很大的,但是为什么还会造成孔板的变形呢?
有一点是可以肯定的,即孔板流量计的孔板变形是由于受热膨胀后,孔板外径与环室之间的间隙消失,孔板继续膨胀时由于无法向外径方向扩大,于是在孔板两边差压的作用下,产生出口侧凸出的变形。造成的原因有以下几点:
1、同天气有关。节流装置本来无泄漏现象,由于天气暴冷,西北风劲吹,引起正负环室结合处泄漏。
2、孔板流量计的节流装置处绝热保温不佳有关。保温良好的节流装置未出现泄漏现象。
3、同正负环室结合处泄漏有关。无法用旋紧螺栓的方法消除泄漏,于是拆下节流装置更换密封垫片,然后发现孔板变形。
此外,孔板流量计孔板变形与正负环室处泄漏是息息相关的,如果不是因为密封垫片损坏造成泄漏,就是因为孔板变形后导致正负环室之间的间隙增大,密封垫片与环室之间出现缝隙造成泄漏。