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發(fā)布日期:2022-05-30 點(diǎn)擊率:42
差壓式流量計(jì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)DPF或流量計(jì))是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來(lái)測(cè)量流量的儀表。DPF由一次裝置(檢測(cè)件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測(cè)件的型式對(duì)DPF分類(lèi),如孔扳流量計(jì)、文丘里管流量計(jì)及均速管流量計(jì)等。二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì),差壓變送器和流量顯示及計(jì)算儀表,它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的種類(lèi)規(guī)格龐雜的一大類(lèi)儀表。差壓計(jì)既可用于測(cè)量流量參數(shù),也可測(cè)量其他參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。
選用考慮因素可分為5個(gè)方面:儀表性能、流體特性、安裝條件、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)因素,現(xiàn)分述如下:
(1) 儀表性能
在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO5167或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2624中我們可以見(jiàn)到標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的主要技術(shù)參數(shù),這些參數(shù)包括管徑,直徑比,雷諾數(shù),管壁粗糙度,流出系數(shù)與可膨脹性系數(shù)的計(jì)算式及其不確定度等,超出這些參數(shù)以外并非不能使用,例如管徑50mm以下或1000mm(對(duì)于孔板)以上的節(jié)流裝置,采取實(shí)流校準(zhǔn)仍可應(yīng)用,有時(shí)為提高測(cè)量度亦采取實(shí)流校準(zhǔn),例如標(biāo)準(zhǔn)噴嘴,在標(biāo)準(zhǔn)中其測(cè)量精度較低(約2[%]),而事實(shí)上個(gè)別校準(zhǔn)可獲得很高的測(cè)量度。節(jié)流式DPF的度在很大程度上決定于現(xiàn)場(chǎng)的使用條件。如果檢測(cè)件的制造質(zhì)量符合要求,則影響其度主要是二方面:流體物性參數(shù)的確定和流體流動(dòng)特性是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。對(duì)于流動(dòng)特性在安裝條件中再介紹。整套流量計(jì)的度還決定于差壓變送器和流量顯示儀的度。選用高度差壓變送器應(yīng)該有一個(gè)全面的估計(jì),若節(jié)流裝置流出系數(shù)精度不高,密度數(shù)值不準(zhǔn),則高精度差壓變送器并不能提高整體的度。這里應(yīng)特別強(qiáng)調(diào),節(jié)流式DPF是一種從設(shè)計(jì)、制造到安裝使用都要求很?chē)?yán)格的流量計(jì),任何一個(gè)環(huán)節(jié)不符合標(biāo)準(zhǔn)的要求,產(chǎn)生的誤差有時(shí)難以用定量估計(jì)。
檢測(cè)件為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置原則上無(wú)須實(shí)流校準(zhǔn),但其前提條件為需符合標(biāo)準(zhǔn)的全部規(guī)定,這點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)使用往往難以完全滿(mǎn)足,因此使用時(shí)附加誤差的估計(jì)很重要,有許多資料提供這方面咨詢(xún),但都不是可靠的,當(dāng)然是盡量按標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定去做。這從另一方面顯示節(jié)流式DPF的度提高有一定潛力,只要精益求精,其度是可以提高的。
關(guān)于儀表性能的提高,前面我們已經(jīng)介紹了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的一些措施,它說(shuō)明雖然節(jié)流式DPF是一種古老的流量計(jì),它仍在隨著時(shí)代科技進(jìn)步不斷在開(kāi)拓自己的前景.
(2)流體特性
流體特性分二方面考慮:
a)流體物性參數(shù)(密度、粘度、等熵指數(shù)等)的確定。一般這些參數(shù)是根據(jù)壓力、溫度和流體組份計(jì)算出來(lái)的,這里影響參數(shù)度有壓力溫度和組分測(cè)量的度以及物性參數(shù)與這些參數(shù)函數(shù)關(guān)系的度二方面。應(yīng)該指出,對(duì)于混合物這些函數(shù)關(guān)系的度存在較大問(wèn)題,這時(shí)若能采用密度計(jì)直接確定介質(zhì)密度是的,但是由于實(shí)際條件并不是總能做到的。
一個(gè)重要問(wèn)題應(yīng)特別注意,一般物性參數(shù)是在節(jié)流裝置設(shè)計(jì)時(shí)提供的,它在投用后可能發(fā)生變化,因此流量計(jì)投用后應(yīng)該再次確認(rèn)其正確性,工藝過(guò)程中壓力溫度如果波動(dòng)較大亦應(yīng)采取補(bǔ)償(修正)措施。
b)流體的腐蝕、磨蝕、結(jié)垢、臟污等特性的影響,這些特性對(duì)流量計(jì)使用的可靠性關(guān)系很大。由于節(jié)流式DPF是依據(jù)節(jié)流裝置的幾何形狀及尺寸來(lái)確定測(cè)量信號(hào)的,任何偏離投用時(shí)的形狀和尺寸都會(huì)使信號(hào)發(fā)生偏差。這些特性對(duì)檢測(cè)件的影響是隨時(shí)間而變的,因此定期檢查檢測(cè)件應(yīng)該是使用必須遵守的規(guī)定。這些特性有時(shí)連工藝人員都吃不準(zhǔn),要定量確定它更是困難的事。因此,定期檢查檢測(cè)件和積累使用經(jīng)驗(yàn)更為重要。
(3)安裝條件
為使標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置符合幾何相似和動(dòng)力學(xué)相似,以便采用標(biāo)準(zhǔn)文件給定的流出系數(shù),除節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)及制造應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外,安裝條件是保證幾何相似和動(dòng)力學(xué)相似的重要方面。安裝要求包括管道條件,管道連接情況,取壓口結(jié)構(gòu),節(jié)流裝置上下游直管段長(zhǎng)度以及差壓信號(hào)管路的敷設(shè)情況等。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)入節(jié)流裝置流體應(yīng)為充分發(fā)展管流和定常流(亦稱(chēng)穩(wěn)定流)。為得到充分發(fā)展管流,在節(jié)流裝置上游側(cè)各種阻流件必須配備相應(yīng)的直管段長(zhǎng)度,如果現(xiàn)場(chǎng)不能滿(mǎn)足長(zhǎng)度要求,可以安裝流動(dòng)調(diào)整器(亦稱(chēng)整流器)以縮短必要的直管段長(zhǎng)度。但是標(biāo)準(zhǔn)中只列舉有限類(lèi)型的阻流件,而現(xiàn)場(chǎng)阻流件類(lèi)型遠(yuǎn)超過(guò)它,另外標(biāo)準(zhǔn)中各種阻流件的數(shù)據(jù)是在進(jìn)入該類(lèi)型流動(dòng)為充分發(fā)展管流條件得到的,而現(xiàn)場(chǎng)幾種阻流件串接一起是經(jīng)常遇到的,亦就是說(shuō),進(jìn)入阻流件的流動(dòng)并非充分發(fā)展管流,在這種情況下,要得到可靠的測(cè)量惟有安裝流動(dòng)調(diào)整器。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定流體流動(dòng)必須是穩(wěn)定的,或僅隨時(shí)間緩慢變化,這種定常流條件在現(xiàn)場(chǎng)是很難完全滿(mǎn)足的,偏離這種條件會(huì)帶來(lái)多大附加誤差一直是流量測(cè)量課題之一。引起非定常流的情況是很多的,例如原動(dòng)機(jī)(往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)、壓氣機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)等)產(chǎn)生的;控制閥頻繁動(dòng)作產(chǎn)生的;管線自激振蕩,特別是在有諧振時(shí)引起的;
工藝管件(閥、彎頭、支管等)使流體分離產(chǎn)生的;整個(gè)流動(dòng)系統(tǒng)布置引起的;混相流中某些流型引起的等等。1998年ISO發(fā)表關(guān)于脈動(dòng)流測(cè)量的技術(shù)報(bào)告ISO/TR3313:1998《Measurement of fluid flow in closed conduits-Guidelines on the effects of flow pulsations on flow measurement instruments》。它給予采用節(jié)流式DPF測(cè)量脈動(dòng)流的有關(guān)數(shù)據(jù)。
(4)環(huán)境條件
節(jié)流式DPF的二部分差壓變送器和流量顯示儀裝備有電子器件及微機(jī)等,它們對(duì)環(huán)境條件的要求與其它電子儀器儀表是一樣的,這里不再多談。這里談一下關(guān)于一體式DPF的環(huán)境條件問(wèn)題,幾乎所有流量計(jì)都有一體式和分離式兩種型式,以前節(jié)流式DPF大都采用分離式,由于分離式中差壓信號(hào)管路存在諸多弱點(diǎn),近年出現(xiàn)的一體式受到用戶(hù)的歡迎,但是亦應(yīng)看到由于一體式把差壓顯示部分與節(jié)流裝置安裝在一起,對(duì)差壓顯示儀的要求就提高了,它應(yīng)適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件,顯然它比控制室里的環(huán)境條件要嚴(yán)酷了,比如現(xiàn)場(chǎng)管線振動(dòng)及強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾等,因此應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定采用哪一種型式較合適。
(5)經(jīng)濟(jì)因素
經(jīng)濟(jì)因素包括購(gòu)置費(fèi)、安裝費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、校驗(yàn)費(fèi)、維護(hù)費(fèi)及備品備件等,現(xiàn)分述如下:
a)購(gòu)置費(fèi): 與其它型式流量計(jì)相比,流量計(jì)的檢測(cè)件(節(jié)流裝置)的購(gòu)置費(fèi)用較便宜,但亦應(yīng)考慮其它二部分:差壓變送器和流量顯示儀加在一起則整套儀表就不一定便宜了。
b)安裝費(fèi): 差壓信號(hào)管路的安裝費(fèi)用較高考慮到有時(shí)尚需配備各種輔助設(shè)備,如冷凝器、集氣器、沉降器以及隔離器等,因此采用一體式可降低安裝費(fèi)用。
c)運(yùn)行費(fèi): 運(yùn)行費(fèi)主要考慮壓損產(chǎn)生的能耗,尤其大口徑時(shí)更應(yīng)注意,常用的節(jié)流裝置孔板與噴嘴都是高壓損的檢測(cè)件,但相比之下噴嘴比孔板的壓損要小得多(約為30[%]-50[%])。為降低運(yùn)行費(fèi)采用低壓損節(jié)流裝置,但一般低壓損節(jié)流裝置的購(gòu)置費(fèi)又較高,兩者應(yīng)仔細(xì)核算一下采用哪種較合算。
d)校驗(yàn)費(fèi): 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置無(wú)須實(shí)流校驗(yàn)這是其主要優(yōu)點(diǎn),但節(jié)流裝置的幾何校驗(yàn)費(fèi)用還是需要的,對(duì)于用戶(hù)免實(shí)流校驗(yàn)不僅是節(jié)省費(fèi)用問(wèn)題,它還帶來(lái)許多免麻煩的事。
e)維護(hù)費(fèi): 流量計(jì)檢測(cè)件牢固可靠,與具有可動(dòng)檢測(cè)件(如渦輪、容積式)流量計(jì)相比維護(hù)費(fèi)較少,但是流量計(jì)其它二部分差壓顯示儀還是有一定維護(hù)費(fèi)的。
f)備品備件: 流量計(jì)昂貴部分(差壓顯示儀)通用性強(qiáng),在大中型企業(yè)備品備件較節(jié)省便利。
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