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一种旧式差压流量计的设想与操纵

由来: 陆上120号汽油建筑项目股分无限小机构 小说作家:赵笑寒,王乃民,刘 东 正式年份:2019-04-28

       择要:该文阐发了影响蒸汽流量切确计量的首要身分,先容了传统的蒸汽流量计如孔板流量计和涡街流量计的操纵规模性,具体先容了一种基于皮托管道理的旧式差压式流量计的设想道理、布局特色及其标定体例,经由进程实例给出了典范蒸??汽工况下挑选流量计的斟酌身分,和操纵这类旧式差压式流量计的选型和计较进程。

 
弁言
       今朝天下动力日趋干涸,节能降耗已成为动力操纵的分歧诉求。对在动力范畴据有严重比重的蒸气停止切确计量,对增进节能降耗、前进产物品质和企业动力办理程度起着关头的感化。蒸汽是一种特别的汽液两相活动的介质,它跟着温度和压力的变更,性子会产生变更。由汽锅产生的蒸汽是饱和湿蒸汽,其蒸发速率即是冷凝速率,是产业上较好的热源。蒸汽差别于其余流体如水、氛围等介质,其流量丈量难度较大,在现实丈量中影响其切确丈量的身分较多,是以常常会呈现流量计自身检定及格,而现实却感受计量“不准”的景象。影响蒸汽流量切确计量的身分首要有以下3方面:一是现实蒸汽流量低于流量计的可切确计量的很是小流量,即量程比缺乏引发的小流量时丈量不准;二是流量计高低游装配的直管段缺乏,存在活动扰动;三是蒸汽的密度弥补不精确,蒸汽的温度和压力的变更会引发密度的变更[1]。
 
1蒸汽丈量仪表的挑选
 
       今朝蒸汽流量丈量大局部接纳速率式丈量体例,丈量获得的是体积流量,若要获得品质流量,必须由积算仪停止及时的换算。丈量蒸汽流量的一次仪表的挑选首要集合在孔板流量计和涡街流量计上,但这2种流量计在丈量蒸汽工况时,都存在必然的规模性,选型操纵时须要斟酌其影响。
 
1.1孔板流量计
       孔板流量计是一种差压式流量计,其经由进程在管道中拔出一块开有小孔的节省元件来限定活动,流体流经一个缩短截面,产生必然的压差。为了丈量流体活动时产生的压差,在孔板的高低游开有压力感到孔,压力感到孔与二次仪表(差压变送器)相连。孔板流量计测得的品质流量与差压的干系用式(1)来肯定:
品质流量与差压的干系用式
       式中:qm为品质流量(kg/s);C为流出系数;β为直径比,β=d/D;D为管道内径(m);ε为可收缩系数;d为任务前提下节省件的开孔直径(m);Δp为差压(Pa);ρ1为节省件正端取压口立体上的流体密度(kg/m3)。
 
       式(1)中,β为常数,流量示值与ρ1紧密亲密相干,而蒸汽工况的变更,必然使ρ1产生响应的变更,是以对差压停止丈量的同时,必须对密度停止弥补。饱和蒸汽的密度变更与其压力或温度成正比干系,在现实操纵体系中,常常利用丈量点四周的流体温度、压力,经查表和计较后求得响应的密度,与差压变送器产生的旌旗灯号一路输出至积算仪,以求得刹时品质流量。
 
孔板流量计布局简略,能合用于各类均匀的、单一状况的气体、液体或蒸汽,且合用温度地区广。但其错误谬误也较为较着,一是丈量规模窄(量程比仅为1∶3~1∶5),在小流量前提下轻易计量不准,首要缘由是引压管线较长,很轻易产生几十帕的差压叠加到孔板产生的差压,致使很是终丈量数据失真;二是压力丧失大(按照经历,凡是为0.5倍差压),输出能耗效力较低;三是装配长度请求较高,为了保障精度,必须保障高低游最少有10D和5D的直管段。别的,当丈量蒸汽流量时,因为水锤的感化,孔板能够或许会变形,会梗塞管道,影响丈量精度,是以须要常常掩护和检定[3]。
 
1.2涡街流量计
 
       涡街流量计(漩涡流量计)是按照卡门(Karman)涡街道理出产的体积流量计,即流体雷诺数在必然规模内,其输出只与体积流量成正比。其特色是压力丧失小(只要孔板流量计的1/5),量程规模大(量程比可达1∶20),精度高,在丈量工况体积流量时几近不受流体密度、压力、温度、黏度等参数的影响。因为丈量局部无可动部件,其任务靠得住高,寿命长,掩护量少。虽然涡街流量计降服了压损大和量程比小的影响,但在丈量蒸汽流量时仍有必然规模性,一是其在流速较低时,不产生漩涡,流量计读数偏低乃至为零,计量会不准;二是因为是接纳涡街产生(自激振荡)道理停止丈量,对四周环境振动较为敏感,振动会引发偏差;三是装配前提较刻薄,下游须要最少15D的直管段。别的,以今朝的资料手艺和出产程度,所丈量流体的温度不宜高于400℃,普通挑选在300℃以下较为适合。
 
2基于皮托管道理的旧式差压流量计
2.1皮托管流量丈量道理
       皮托管拔出式流量计属于点流速计型拔出式流量计,其根基布局如图1所示,是按照插于管道中的丈量头所测流速,按照管道内的流速散布与传感器的多少尺寸等计较出管道内的流量。一次原件间接提取管道内流体中间流速,再换算成流体体积流量与品质流量的差压式流量计。
皮托管根基布局
       皮托管是由2根齐心圆管构成,内管前端关闭,外管前端封锁,但管侧壁在距前端必然间隔处开有一些小孔[4]。将传感器拔出管道中间,劈面测压孔丈量的是总压,与总压管相连通,引出总压旌旗灯号,反面测压孔丈量的是静压,与静压管雷同,引出静压旌旗灯号,2个压力旌旗灯号别离与差压变送器“+”“-”端雷同,传感器探头产生的差压旌旗灯号,由差压变送器停止丈量,而后进入流量积算仪或DCS体系停止处置,获得流量旌旗灯号。和孔板流量计一样,对密度受温压变更的蒸汽流体,还要停止温度、压力批改弥补,将温度与压力旌旗灯号、差压旌旗灯号及流量系数等一起输出智能积算仪中停止运算后,显现相干数据。流量计较的根基公式为[5]:
流量 计较的根基公式
       式中:qv为流体的体积流量(m3/s);vp为介质在管道内各点流速的均匀值(m/s);S为管道内的横截面积(m2);k为流量计的批改系数。对点流速计式拔出式流量计,流量系数k是决议仪表计量精度的关头参数。它是指经由进程节省装配的现实流量值与现实流量值之比,将它操纵到现实流量方程中以获得现实的流量。对pg电子平台:皮托管式差压流量计,该值的计较式是以大批尝试所肯定的数值为按照,与传感器探头的速率散布系数微风洞系数有关,并以规范的情势给出。
 
2.2旧式差压式流量计的设想
2.2.1传感器防梗塞
       旧式差压式流量计对传统的皮托管丈量头停止了改良,探头局部接纳开放式的取压孔布局,V字型的斜面能够或许有用的防堵,流量计从管道上部垂直向下装配,流体活动时在总压孔前部构成高压区,撞击在取压孔上的固体尘粒受自身重力感化自然着落,从道理上处置了传感器梗塞的题目,能永劫间坚持丈量精度。旧式差压式流量计探头情势如图2所示。
旧式差压式流量计探头情势
2.2.2丈量精度高
       因为旧式差压式流量计的传感器测出的是管道中间点的介质流速,不能间接作为均匀流速停止流量计较,必须按照公用数据库停止批改。该数据库经由进程对差别管道状况下的流速散布建成有数尝试模子,此中包含各类介质、压力、温度下的弥补,和管道直管段缺乏环境下的尝试批改值,从而确保丈量数据切确。
 
2.2.3压力丧失小
       传感器探头截面积很小,几近无压力丧失,运转本钱大大削减,与孔板流量计比拟,具备较着的节能成果。该旧式差压式流量计能够逐台设想校验,压力丧失仅为0.03倍差压,在不异的差压下,颠末计较,该流量计与孔板流量计的能耗比约为1∶16。
2.2.4装配便利
       装配时只要在管道适合的地位(直管段来流标的目标70%处),开一个恰当的孔,把传感器的头部插到管道中间便可,对有些工况还可完成带压在线装配。因为传感器属于差压式丈量道理,自身无需掩护,只要按计量用具按期检定请求,对差压变送器停止零点和满度校验,和二次表输出响应的电流停止查验便可。
2.2.5直管段请求短
       差别于孔板流量计和涡街流量计对装配前提的严苛性,该旧式差压式流量计仅须要很是短前直管段3D。若不知足此前提,也可按照现场管段长度停止现场实标,保障丈量的切确度。
 
2.3体系构成
       旧式差压式流量计丈量蒸汽流量的体系构成如图3所示。
旧式差压式流量计丈量蒸汽流量的体系构成
       1)传感器的总、静压接口处各装配一个停止阀,装配此阀的目标是为了在须要时,断绝传感器和差压变送器等仪表,能够在线维修校验。
       2)该旧式差压式流量计与其余差压式流量计比拟,其凸起特色在于此中的“一体化冷凝罐”。冷凝罐的感化是使导压管内被丈量的蒸汽冷凝成水,并布满导压管内,使低温蒸汽与变送器断绝,到达掩护变送器的目标。2个冷凝罐亦须处于统一程度上,使正、负导压管中冷凝液面有相称高度及坚持持久不变,保障丈量精度。
       3)在差压变送器前装配一个三阀组,用于掩护差压变送器,并起到使总、静压均衡,到达调零的功效。
 
2.4流量计的标定
       流量计的标定手艺和装备是保障流量计计量切确的首要关键。按照JJG518《皮托管检定例程》,风洞实验是对皮托管流量计流体丈量校验的很是有用手腕,规范皮托管装配在风洞任务段的一侧,被检皮托管装配在另外一侧。规范皮托管和被检皮托管的总压孔应处于风洞任务段统一截面上,且必须瞄准气流来向。
 
       针对上述旧式差压式流量计,设想了流量计公用开口直流式风洞装备,如图4所示,对流量计各项机能目标停止检测。需校验的传感器放入风洞中,设定差别的风速(规模0~100m/s),将流量计的设想流量与风洞的规范流量停止校验对照,按照获得的数据对流量计停止批改,进一步前进流量计品质,保障流量计精准。
旧式差压式流量计公用风洞实验装配
3操纵实例
       某海上热采平台3英寸(D=0.08m)蒸汽管道设想温度400℃,设想压力19.5MPa,流量规模为qm=10~18t/h,介质黏度v=0.06cP,许可压力丧失10kPa。工况温度为357℃,工况压力为18.1MPa,查表得工况下蒸汽密度为90.94kg/m3。经研讨和开端计较,孔板流量计压损较大,约为50kPa,不知足上述压损请求;涡街流量计不合用于400℃低温。是以,拟挑选皮托管式旧式差压式流量计,上面将按照工况和流量规模停止差压变送器的挑选和压力丧失的考证。
差压变送器 的挑选和压力丧失的考证
 
       该流量计接纳风洞标定装配,其流量系数按照雷诺数、速率散布系数α=0.858微风洞系数γ=0.85肯定。流量系数K=α×γ=0.858×0.85=0.729。很是大流量中间流速:
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       挑选罗斯蒙特3051DP2A系列差压变送器,量程为-62.2~62.2kPa。4论断该文先容的旧式差压式流量计较好地降服了传统的孔板流量计和涡街流量计丈量蒸汽时的压力丧失大、量程比小和温度合用规模窄等错误谬误。该体系布局的构成和严酷的标定流程进一步前进了丈量精度,是既到达工艺请求,又具备高靠得住性、低造价的蒸汽流量计量体系。选用适合的蒸汽丈量仪表不只能节俭动力,还从底子上前进了企业的经济效益。
 
 
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