大管道氣體流量檢測儀表
方式,僅測取管道中一點(diǎn)或多點(diǎn)的流速來推算流量的插入式流量計(jì),這類儀表的共同特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單、安裝維修方便、價(jià)格低廉、重復(fù)性好,是工控系統(tǒng)中檢測大管道氣體流量性價(jià)比較高的儀表,一般精確度不高,不宜用于需要準(zhǔn)確計(jì)量的貿(mào)易結(jié)算。因其原理均為取樣性質(zhì),所以首先要了解管道內(nèi)的流速分布,這樣才能正確選定檢測點(diǎn)的位置及數(shù)量。
一 工業(yè)管流
1. 千變?nèi)f化的管內(nèi)流速分布
管道中安裝的形形色色的管配件(如閥門、彎頭、歧管、變徑管、過濾器等),由于它們的形式及組合方式極多,所引起的管內(nèi)流速分布也千變?nèi)f化,難以估計(jì)。而絕大多數(shù)流量儀表的精確度都與流速分布有關(guān),它的校驗(yàn)所處的流場應(yīng)與實(shí)用條件的流場一致,校驗(yàn)的系數(shù)才有意義。這個(gè)流場被公認(rèn)為充分發(fā)展紊流,只要管道具有較長的直管段就可以得到。
2. 充分發(fā)展紊流
因?qū)嶋H流體均有粘性,在流動(dòng)過程中會(huì)帶動(dòng)或制約相鄰層面的流體,這種作用經(jīng)過約30D(D 為管內(nèi)徑)直管段長度,其流速分布將不再變化,如雷諾數(shù)Re<2000 為層流;Re>4000為紊流。工業(yè)中多為紊流,即充分發(fā)展紊流。
近百年來不少科學(xué)家對充分發(fā)展紊流進(jìn)行了大量地測試與描述。其中以Nikaradse 的光滑管充分發(fā)展紊流公式最簡單,它近似地表達(dá)為:
管道半徑;n—為指數(shù),與Re 有關(guān)。


因此,它的位置并非固定不變,這不像有些廠商所宣傳,僅測管道一點(diǎn)的流速即可達(dá)到±1.0%的流量精確度,按ISO7145 評估,在滿足上述三個(gè)條件下其精確度也只能達(dá)到±3%如果直管段較短,流量精確度甚至不足±(5~10)%。
3. 流動(dòng)調(diào)整器
要準(zhǔn)確地測量流量,須具有較長直管段長度,而實(shí)際現(xiàn)場往往無法滿足。為此,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織曾多次推薦采用10 余種類型的流動(dòng)調(diào)整器,但筆者認(rèn)為這并非上策,因?yàn)椋?1)增加成本,一臺(tái)流動(dòng)調(diào)整器的價(jià)格不亞于一臺(tái)流量計(jì);(2)需經(jīng)常清洗,加大維修量;(3)效果好的流動(dòng)調(diào)整器永久壓損大,增加運(yùn)行成本;(4)易于堵塞,即使部分堵塞也改變了流速分布,無法提高精確度。
二 插入式氣體流量檢測儀表
在我國倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的前提下,本文所介紹的大管道氣體流量檢測儀表排除了壓損大運(yùn)行費(fèi)過高的節(jié)流裝置,和價(jià)格過高的氣體超聲波流量計(jì),僅限于介紹性價(jià)比較高,以取樣原理的插入式流量儀表,按其取點(diǎn)方式可分為3 大類。
1. 測點(diǎn)速
凡可測流速的儀表插入管道均可成為流量計(jì)。較為通用的有以下幾種:
(1)雙文丘里管
早 于 40 年前,美國Taylar 公司已有產(chǎn)品推向市場,稱皮托一文丘里管(Pitot Venturi Tube)(見圖1)。國內(nèi)不少火電廠曾仿制應(yīng)用于風(fēng)量測量稱“小喇叭管”。近10 多年,國內(nèi)廠商按此原理推出產(chǎn)品,稱為雙文丘里管,區(qū)別僅是前者高壓取自支持桿,而后者取自管壁,在同樣流量下,后者輸出差壓將略小于前者。其原理特點(diǎn)是利用外文丘里管喉部加速產(chǎn)生低壓P2,而將內(nèi)文丘里管的尾部置于外文丘里管的喉部低壓區(qū),促使內(nèi)文丘里管的喉部產(chǎn)生更低的低壓P2’,因而在同樣的流量下可獲得更大的輸出差壓,較適用于大管道的低流速氣體流量測量,由于它僅測一點(diǎn)流速,管道中流速分布對其影響很大,因而精確度較低。目前市場上還有一種三文丘里管,它在雙文丘里管內(nèi)再安裝一個(gè)文丘管,企圖獲得更大的差壓,當(dāng)尺寸較小時(shí),附面層的作用將呈現(xiàn)出來,制約了這種加速降壓效果,且?guī)砹私Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、系數(shù)不穩(wěn)定的負(fù)面影響,不宜倡導(dǎo)。
評論