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新型节流装置--内锥式流量计 流量计技术指标

时间:2020-07-30    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
长期以来,节流装置(孔板、喷咀、文丘利管)因适用于多种流体(气体、液体、蒸汽),且耐高温高压,在许多行业如化工、电力、钢铁、冶金、石油天然气等,多采用它用以监测流量参数。在流量仪表市场中,数量约占60%以上的份额。对于这种量大面广的仪表,国际标准化组织“封闭管道中流体流量测量专业委员会”(ISOTC30)极为重视,制定了节流装置流量测量标准ISO5167,并根据使用中出现的问题不断进行修改、完善。我国的节流装置国家标准(GB/T2624-93)与其接轨,也等效采用ISO5167。国际标准化组织ISOTC30经两年多的讨论酝酿,重新修订了ISO5167,于2003年3月公布执行ISO5167新的标准。

ISO5167新标准修改的主要内容

· 在没有流动调整器条件下,对节流装置(孔板、文丘利管)上游所要求的直管段普遍提出了更长的要求;
· 建议在节流装置上游安装流动调整器,以适当缩短所要求的直管段长度;
· 根据大量数据回归的R/G公式取代原来的sto1z公式;
· 采用新公式来计算孔板的可膨胀系数;
· 修订了关于孔板不同轴度、不平度及上游管内壁粗糙度的限制要求。

ISO5167新标准对孔板前直管段长度的要求增大了4~17D,达到了30~70D左右。这个长度在工程实施中存在相当大的难度,甚至是不可能的,面对ISO5167新标准,我们该怎么办?

流量仪表在工程中的应用,不外乎以下几种情况 :①贸易计量,进行物流的核算,准确度是首要的,如直管段达不到标准要求,直接影响到准确度的下降;②工艺流程的监测 ;主要了解工艺流程是否正常,可靠性是主要的;③工控系统中的检测环节,作为调节的依据,重复性是主要的。因此,在直管段达不到要求时,孔板(或节流装置)仍可工作,只是准确度下降了;用于②、③种情况还可考虑,而第①种情况则难以选用。

流动调整器

在直管段长度达不到新标准的要求时,管道中的流速分布不是充分发展紊流,流速分布不对称,有畸变还可能有漩涡、回流(图1)。ISO5167新标准建议采用流动调整器,认为选用后可改善流动情况,无需过长的直管段即可达到新标准的要求。


图1:双弯头后滑流的流速分量

但这并非万全之计,因为它在改善了流动情况的同时,也带来了以下弊病:①增加成本。制造一台流量调整器的成本不亚于一台流量计。②增加安装、维修工作量。③易于堵塞。采用流动调整器缘于在直管段达不到ISO5167新标准要求的长度,仍希望维持孔板等节流装置较高准确度的一项技术措施。可事与愿违,由于效果好的流量调整器均易于堵塞,并造成了流动的畸变,它又反过来降低了测量准确度。要彻底解决问题,只有采用新型节流装置。而目前业内比较热衷的便是采用内锥式流量计。

内锥式流量计

上世纪80年代中期,由美国MCCROMETER公司研制、推出了这种新型节流装置 — 内锥式流量计(图2),由于内锥具有整流作用,要求前、后直管段长度都很小。特别适用于ISO5167新标准公布后所面临的困境。

▲ 原理

内锥式流量计仍是一种通过节流取差压以反映流量大小的节流装置。节流件为一个悬挂在管道中央的锥形体,前锥角约30°,后锥角约150°。高压P1取自锥体前流体未扰动(即未形成节流,流体未加速)的管壁 ;低压P2取自后锥体中央,并通过内锥支承杆引至管外,其差压△P的平方根与流量成正比。计算与孔板、喷咀等类似,只需要将环形通道面积折合为孔板内孔面积。

▲ 突出的优点

● 锥体整流,缩短直管段

长期以来,人们都认为变径管(或称异径管)是破坏流场的,无论管径由小变大,或由大变小后都要求基本相同的直管段。其实,收缩管(即管道截面由大变小)将促使流体加速,其效果具有消除漩涡、促进流动层面的相互作用,在一定条件下可以在较短的长度内达到较理想的流速分布。内锥式流量计使流通截面由大变小,其效果相当于一个流动调整器,可以缩短节流装置所必需的直管段长度 ;至于是否短到厂家所说仅为0~3D,还应有待试验证实。

● 边缘耐磨,改善稳定性

几十年来,孔板曾被公认为是一种不用实标的准确流量计,常用于物流的计量核算,而它的长期稳定性是值得质疑的。根据节流装置标准的规定,孔板的节流孔边缘厚度e仅为0.005~0.02D ;光洁度应为 7以上。而在使用过程中,在锐角处流速最高,流体的冲刷也较强烈,使用不久锐边将变大,并产生毛刺不再光滑,流量系数也将随之变化。

而内锥式流量计则不然,在锥体的最大截面的边缘,由于附面层的保护(见图2)其表面流速并不高,附面层减缓了冲刷的力度,且边缘是一个钝体而不是锐角,也经得起冲刷。因此,内锥式流量计流量系数可长期稳定不变。


图2:内锥式流量计原理图

为什么孔板没有附面层保护呢?附面层厚度δ=KLReX,(其中L是特征长度,Re是雷诺数,K,X为系数)孔板的特征长度等于零,无法形成附面层保护。

● 环形通道,适用于脏污流

各工程现场中的流体都难以保证洁净,多年来,节流装置中采用较多的孔板,由于其下游会形成一个回流区,流体中的脏污物、凝析物等将滞留在这个区域,日积月累,将改变节流比β值,引起流量系数的变化,其次污物还会阻塞测压孔,使孔板难以正常工作。

而内锥式流量的节流部分的环形通道,锥体后未形成滞流区,当流体流过边缘时,因流速高,任何脏污物、凝析物,将被冲走难以滞留。因此,它适用于脏污流体,特别是气液、气固、液固二相流体。

小结

· 直管段长度 :内锥式流量计问世已十多年,鲜为人知。近二年由于提出了ISO5167新标准,加长了孔板等节流装置所需的直管长度,使其难以使用,在不少会议、媒体上出现了一股“内锥热”,认为其所需直管段前仅为0~3D;后为0~1D,几乎可有可无。内锥的整流作用真的能神奇到这个地步?据了解不少阻力件(如双弯头)后漩涡区的消失就需3D以上。

· 流动调整器 :在制定节流装置标准中,国际标准化组织ISOTC3O多次建议采用流动调整器,由于现场的恶劣条件,流体欠洁净,将会带来不少问题,难以达到预期效果。

· 标准化 :孔板长期公认为是无需标定而又准确的流量计,为此制定了国际标准(ISO5167)国家标准(GB-2624),因此常用于物流计量及贸易核算中,ISO5167的新标准提出的直管段长度使孔板的应用陷入困境,不少专家建议采用内锥式流量计取代孔板,举出了不少优点,前景诱人。但由于还缺乏足够的试验数据,无论国际还是国内还未制定相应的标准。用于物流贸易核算,目前还缺乏计量法的依据。

· 需理性、勿过热 :某一流量仪表一统天下局面短期还难以形成。
电磁流量计的的选用原则所体现的方方面面

    我们在挑选电磁流量计的时候在选用方面都会体现一些原则,具体体现在:电磁流量计口径与量程的选择    电磁流量计口径通常选用与管道系统相同的口径,如果管道系统有待设计,则可根据流量范围和流速来选择口径。对于电磁流量计来说,流速以2~4m/s较为适宜。在特殊情况下,如液体中带有固体颗粒,考虑到磨损的情况,可选常用流速≤3m/s,对于易附管理的流体,可选用流速≥2m/s。流速确定以后,就可以确定流量计口径。    电磁流量计的量程可以根据两条原则来选择:一是仪表满量程大于预计的最大流量值;二是正常流量大于仪表满量程的50%,以保证一定的测量精度。    温度和压力的选择    电磁流量计能测量的流体压力与温度是有一定限制的,选用时,使用压力必须低于该流量计规定的工作压力。目前,国内生产的电磁流量计的工作压力规格为:    小于50mm口径,工作压力为1.6MPa;    900mm口径,工作压力为1MPa;    大于1000mm口径,工作压力为0.6MPa.    电磁流量计的工作温度取决于所用的衬里材料,一般为5-70℃。如做特殊处理,可以超过上述范围,传感器允许被测介质温度为-40-+130℃。    内衬材料与电磁流量计材料的选择    电磁流量计的内衬材料及电极材料必须根据介质的物理化学性质来正确选择,否则仪表会由于衬里和电极的腐蚀而很快损坏,而且腐蚀性很强的介质一旦泄露容易引起事故。因此,必须根据生产过程中的具体测量介质,慎重的选择电极与衬里的材料

标签: 电磁流量计
电磁流量计 电磁流量计的的选用原则所体现的方方面面_电磁流量计

蒸汽流量计是一款常用的流量仪表,任何仪表的使用总离不开日常的维护及保养,不管是本身的故障还是受外界因素的干扰,故障的出现我们沉着应对。


处于长期稳定运行状态下的蒸汽涡街流量计,在工作期间也可能出现故障,这类故障出现的原因有以下几方面:
一、检侧元件和电子元件的失效经过长时期运行,有些电子元器件可能到达寿命期而失效,导致仪表出现故障。
二、介质中杂质的损害经长期工作,流体内的脏物在测量管内壁、发生体表面和仪表转换器内壁、发生体表面和检测元件表面的附着、沉积,改变了测量管和发生体的几何尺寸参数,仪表的测量误差增大,降低了检测元件的灵敏度,信号幅值减小,进而引起检测元件的失效。
三、雷击损害现场仪表在雷雨季节受到雷击而损坏是常见的故障。雷击在传输线路中会感应产生瞬时高压尖脉冲和强大的浪涌电流,击穿或烧毁转换器内的电子元器件,这种雷击主要是通过电源线和信号线引入。
四、环境方面原因环境中的腐蚀性气体、潮气的长期侵蚀会引起检测元件的绝缘电阻下降,以及部分电子元件、接线端子、接地端子的腐蚀,使接插件接触电阻增大,传输信号被衰减。不管什么形式的故障,首先找出故障起因,再对症下药,必定能事半功倍,将故障排除,其次在日常的使用中注意保养与维护,就能大大提率。



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