面對(duì)工業(yè)現(xiàn)代化的飛速發(fā)展瑞驱,提出了不少新的難題娘摔,經(jīng)典節(jié)流裝置已無(wú)能為力。鑒于此唤反,本文介紹了一些新型節(jié)流流量?jī)x表凳寺,如:多孔孔板、V錐旧搔、環(huán)楔等流量?jī)x表旁核,它們都具有一些特點(diǎn),有別于經(jīng)典節(jié)流裝置仿扩。本文將介紹它們的運(yùn)行原理麦葱,準(zhǔn)確度及所必須的上游直管段長(zhǎng)度,智能化------等內(nèi)容频澜,以幫助于用戶正確選用。當(dāng)前制約這類儀表選用的最大障礙是尚未制定標(biāo)準(zhǔn)期司,本文對(duì)制定標(biāo)準(zhǔn)提出了一些建議试授,并強(qiáng)調(diào)制定標(biāo)準(zhǔn)必須建立在大量可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)上,并應(yīng)認(rèn)真闭廊、科學(xué)辈畜、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)靥幚磉@些數(shù)據(jù)。
一典义、 緒論
節(jié)流型流量?jī)x表問(wèn)世已有100多年歷史洽腊,長(zhǎng)期以來(lái),以孔板為代表的經(jīng)典節(jié)流裝置(孔板藕各、噴嘴池摧、文丘利),因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單激况,使用率高作彤,已積累大量的測(cè)試數(shù)據(jù),且制定了標(biāo)準(zhǔn)乌逐,曾在流量?jī)x表中占有70%左右的市場(chǎng)竭讳。隨著工業(yè)的發(fā)展创葡,對(duì)流量?jī)x表不斷提出了許多新的要求,如:直管段長(zhǎng)度不足又要求較高準(zhǔn)確度绢慢,經(jīng)典節(jié)流裝置已無(wú)法滿足灿渴。近一、二十年以來(lái)涌現(xiàn)出不少新型節(jié)流流量?jī)x表胰舆,在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用條件下骚露,其價(jià)格、安裝思瘟、準(zhǔn)確度荸百、永久壓損、可靠性耻胖、維修等方面均優(yōu)于經(jīng)典節(jié)流儀表债竖,日益為用戶所接受。
用戶在選用這些儀表要了解它已不僅是一個(gè)節(jié)流元件肌顾,而是組成了一個(gè)系統(tǒng)姨猖,所以,不僅要了解節(jié)流元件的基本原理冕盅,還需了解系統(tǒng)每一部分的作用以及它們對(duì)整個(gè)測(cè)量結(jié)果的影響漆逐。儀表準(zhǔn)確度是選用的重要因素,在試驗(yàn)室的標(biāo)定僅僅只是決定儀表性能的必要條件宇颊,而非充分條件撬替;也就是說(shuō),儀表在使用中性能是否好還要取決選型传悍、安裝梦柬、以及儀表適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的能力。
二幻狈、 差壓流量?jī)x表的原理
所有差壓流量?jī)x表的原理都是基于柏努利的流體能量轉(zhuǎn)換公式磺送,流動(dòng)的流體其能量主要表現(xiàn)為位能與動(dòng)能二種形式。當(dāng)然還應(yīng)考慮流體流動(dòng)過(guò)程的損失及可壓縮性灿意,如果忽略這二個(gè)因素估灿,轉(zhuǎn)換公式將變得十分簡(jiǎn)單,即可通過(guò)測(cè)差壓來(lái)推算流量缤剧,其方法主要有以下二種:
其一是節(jié)流法馅袁,通過(guò)節(jié)流增加流速,降低壓力(位能)荒辕;
管道中的流體因節(jié)流而加速司顿,因能量守恒促使壓力降低,通過(guò)測(cè)差壓可知流速來(lái)推算流量大小兄纺。當(dāng)流體通過(guò)節(jié)流件又回滿管時(shí)大溜,截面增大流速下降化漆,動(dòng)能轉(zhuǎn)換為位能,壓力將上升钦奋。但任何節(jié)流件都會(huì)造成壓力損失座云,壓力不可能恢復(fù)到節(jié)流前的數(shù)值,這個(gè)差值就是我們通常所說(shuō)的永久壓損付材。當(dāng)然离春,不同結(jié)構(gòu)的節(jié)流件所引起的壓力損失是不相同的。
這類儀表大致有以下三種:
① 孔板(同心單孔帜焰,偏心集圈、圓缺、多孔---等)
② 環(huán)形通道(V錐味爷、環(huán)形孔板恩奢、槽道、內(nèi)文丘利嫩属、梭式----等)
③ 文丘利(文丘里管阎恒、道爾管、羅洛斯管瞄惑、環(huán)楔----等)
其二是動(dòng)壓法
令管道中某點(diǎn)的流動(dòng)流體完全滯止轉(zhuǎn)換為位能(壓力)棺厚,這個(gè)壓力包含了流體所有的能量故稱為總壓(或全壓);另外測(cè)量不含流體動(dòng)能與流速無(wú)關(guān)的靜壓漓楣,通過(guò)總靜壓差推算流速大小离钱。較為典型的儀器是1732年由法國(guó)人皮托發(fā)明的皮托管。用這種儀器所測(cè)的只是流速链患,須知流量還需了解管道截面面積及管內(nèi)流速分布授嘀,遺憾的是至今還有不少人忽視這二個(gè)重要因素。限于篇幅锣险,本文略去討論這類儀表。
三览闰、主要技術(shù)參數(shù)
1芯肤、流出系數(shù)C,定義為實(shí)際流量與理論計(jì)算值的差別压鉴。C=實(shí)際流量/理論流量崖咨。
由于流體都具有黏性,在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)有摩擦造成損失油吭,這種影響十分復(fù)雜击蹲。當(dāng)前人們還無(wú)法通過(guò)理論方法來(lái)估計(jì)它的大小,只能假設(shè)流體流動(dòng)過(guò)程中沒有損失婉宰,以簡(jiǎn)化計(jì)算公式歌豺。所以推穷,理論計(jì)算與實(shí)際流量會(huì)有差別,可用流出系數(shù)C修正宁路,流出系數(shù)C只能通過(guò)實(shí)流標(biāo)定才可以得到酵抚。即或是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,也必須建立在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上猩肪。
○1標(biāo)準(zhǔn)化節(jié)流件 通過(guò)大量的實(shí)流校驗(yàn)遣睦,可以得到流出系數(shù)規(guī)律,在一定雷諾數(shù)Re范圍內(nèi)旷糟,無(wú)需標(biāo)定而可得到流出系數(shù)芜醉。當(dāng)前只有經(jīng)典節(jié)流裝置可以做到(孔板、噴嘴巾鹰、文丘里管)屠睡。
○2流出系數(shù)C與Re存在一定的函數(shù)關(guān)系,這對(duì)于應(yīng)用帶來(lái)了很大的方便泛滔。
○3流出系數(shù)C與節(jié)流件的結(jié)構(gòu)密切有關(guān)腌馒,結(jié)構(gòu)的壓損越大,C值趨于減小寡花。
如:在相同的β值下掐划,孔板的壓損最大,文丘利管壓損最小昼钻。
其流出系數(shù)C大致為:孔板0.60掸屡;V錐0.88;文丘利0.99然评。
2仅财、膨脹系數(shù)Y
為簡(jiǎn)化計(jì)算,理論計(jì)算式假定流體流動(dòng)時(shí)其密度等于常數(shù)碗淌,對(duì)液體可以認(rèn)同盏求,而氣體則會(huì)有很大的差別,必須進(jìn)行修正亿眠。最正確的方法還是通過(guò)實(shí)流標(biāo)定碎罚。在確定的流量下,改變壓力來(lái)確定Y的大小纳像。它與輸出差壓DP及壓力P有關(guān)荆烈,當(dāng)DP/P小于0.04時(shí),Y值約為0.99以上竟趾,可以忽略不計(jì)憔购。在高壓、高速時(shí)回象,因膨脹系數(shù)的影響可使流量誤差達(dá)30%以上罚琅,則必須用Y值修正涮舔。
3、直徑比β
對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的節(jié)流件β值有不同的計(jì)算方法羽矮,但從本質(zhì)上講巡抛,應(yīng)是流動(dòng)截面的當(dāng)量直徑與管徑之比,β值大則節(jié)流小痪蚤,流動(dòng)順暢追艘,以下將介紹不同節(jié)流件的計(jì)算方法。
4穴肄、計(jì)算公式
○1節(jié)流原理的差壓流量?jī)x表為:Qm=NCYd2[DPρf ]1/2/[1-β4]1/2
○2動(dòng)壓原理差壓流量?jī)x表為:Qm=NkYFaD2[Dpρf ]1/2
上式中: Qm 質(zhì)量流量(Kg/h) N 常數(shù)(取決于各參數(shù)所用單位)
C 流出系數(shù) Y 膨脹系數(shù) d 通道面積當(dāng)量直徑
DP 輸出差壓 β直徑比 k 流量系數(shù) Fa 管材熱膨脹系數(shù)
ρf 流體密度(Kg/m3) D 管道內(nèi)徑
5娇符、差壓流量系統(tǒng)由以下三部分組成:
①一次元件 是儀表與流體相接觸的部分,為系統(tǒng)的信息源頭人度,儀表通過(guò)節(jié)流件進(jìn)行動(dòng)能與位能的能量轉(zhuǎn)換遂撮,或?qū)?dòng)能全部滯止測(cè)其總、靜壓拉氧,主要包含以下幾部分:
?按節(jié)流原理包括節(jié)流件(孔板壳坪、內(nèi)錐、楔形掰烟、噴嘴等)爽蝴;上下游直管段及安裝法蘭;取壓孔的位置與形狀纫骑;流動(dòng)調(diào)整器蝎亚。
?按動(dòng)壓原理包括皮托管式均速管;安裝接頭先馆,用于在線拆卸的提升機(jī)構(gòu)及截止閥門改善流體流動(dòng)調(diào)整器发框。
②二次元件(變送器),將一次元件輸出的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)煤墙,傳至流量計(jì)算機(jī)讀取流量梅惯,它包含:差壓變送器,壓力變送器仿野,溫度變送器铣减。
③流量計(jì)算機(jī) 將從一次元件所接受的電信號(hào),通過(guò)相關(guān)的公式自動(dòng)計(jì)算為流量值设预,顯示其大小并傳至調(diào)節(jié)系統(tǒng),以控制工況废筒。
流量值的確定由以上三部分組成焦忌,每一部分的誤差將合成為整個(gè)系統(tǒng)的誤差,一般來(lái)說(shuō)棉挤,一次元件受現(xiàn)場(chǎng)條件的影響绳粮,誤差相對(duì)較大跃躯。
[DividePage:NextPage]
二、 差壓流量?jī)x表的類型
1需天、孔板 使用最為普通的一種經(jīng)典節(jié)流裝置唯久,標(biāo)準(zhǔn)孔板并有國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)猩禀,撰寫這些標(biāo)準(zhǔn)耗費(fèi)了巨大的資金與人力吕罩,收集了數(shù)以萬(wàn)計(jì)可信賴的測(cè)試數(shù)據(jù),確定了流出系數(shù)C及膨脹系數(shù)Y躯橡。原則上無(wú)需標(biāo)定且具有較高的準(zhǔn)確度等跳,可用于貿(mào)易結(jié)算的流量計(jì)量中。
2廉屑、多孔孔板 多孔孔板與經(jīng)典孔板相比較最大的優(yōu)點(diǎn)是考慮到了當(dāng)前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的直管段長(zhǎng)度不足萌狂,無(wú)法滿足2003年公布實(shí)施的ISO5167的要求,達(dá)不到必要的準(zhǔn)確度怀泊。而多孔孔板的節(jié)流件除了節(jié)流外茫藏,還有整流的效果,在直管段長(zhǎng)度較短(5~10D)的情況下霹琼,仍可達(dá)到士1%的準(zhǔn)確度务傲。
圖1 孔板系列節(jié)流裝置
圖2 內(nèi)錐(V-cone)流量計(jì)原理圖
多孔孔板的計(jì)算與孔板類似,區(qū)別主要是如何計(jì)算β值碧囊,首先算出其流通面積Aef :
Aef=∑nidi2/4 式中n為單元孔的數(shù)量树灶; di為單元孔直徑
當(dāng)量直徑def =[4 Aef /π]1/2 多孔孔板βD=def /D
需要強(qiáng)調(diào)的是:○1多孔孔板的βD即或與孔板的β值相等,因其節(jié)流過(guò)程不同糯而,不可直接引用孔板流出系數(shù)C,膨脹系數(shù)Y,仍需通過(guò)校驗(yàn)確定天通。○2多孔孔板的各組單元孔的圓心應(yīng)處在與管道軸線的同心圓上熄驼,并確保有較高的同心度像寒,以免引人較大誤差」霞郑○3廠家應(yīng)對(duì)多孔孔板進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定会贝,并明確告訴用戶準(zhǔn)確度的大小,適用的Re范圍誊殊,必需的直管段長(zhǎng)度跺鬼。
3.內(nèi)錐流量計(jì)(圖2)。它與經(jīng)典節(jié)流裝置不同在于流體是通過(guò)錐體與管壁形成的環(huán)形通道鱼练,而不是中心孔進(jìn)行節(jié)流的墩沸。這種環(huán)形通道節(jié)流方式可在確保較高準(zhǔn)確度的前提下,對(duì)前直管段長(zhǎng)度的要求較孔板低得多。美國(guó)科羅拉多工程實(shí)驗(yàn)室(CEES1)址嘴,對(duì)其多種型式進(jìn)行了測(cè)試歼呼,公布在APIMPMS22.2中,測(cè)試報(bào)告宣稱不僅直管段要求短蚀弹,而且壓損也較孔板低一些犁捕。
內(nèi)錐流量計(jì)βV的計(jì)算與上述多孔孔板有類似之處,仍需通過(guò)流通面積A時(shí)來(lái)計(jì)算當(dāng)量直徑dV 减叫。
流通面積A=π/4(D2- DC2) 式中DC為內(nèi)錐的最大橫截面直徑萤遥。
當(dāng)量直徑dV=( D2- DC2)1/2
βV=dV /D= (D2- DC2) 1/2 /D
4.文丘里管。文丘里管與孔板一樣烫扼,也進(jìn)行過(guò)大量測(cè)試曙求,建立了標(biāo)準(zhǔn),同屬經(jīng)典節(jié)流裝置映企。它與孔板不同在于由于它有較長(zhǎng)的擴(kuò)張段悟狱,因此是節(jié)流裝置中壓損最小的一類儀表。但體積十分笨重堰氓,當(dāng)口徑較大時(shí)尤為突出挤渐。
5.皮托管。1932年至今双絮,用皮托管測(cè)單點(diǎn)流速仍是一種行之有效的經(jīng)典方法浴麻。
但測(cè)流量則應(yīng)注意以下問(wèn)題:
○1.如圖3所示,即使直管段長(zhǎng)度足夠囤攀,管內(nèi)流速為充分發(fā)展紊流软免,流速分布也非常數(shù),流速大小與皮托管在管道中的位置有關(guān)焚挠。
圖3 皮托管原理圖
圖4 均速管測(cè)量原理圖
○2目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的管道的直管段長(zhǎng)度都較短膏萧,管內(nèi)流速分布不僅沒有規(guī)律,流向也未必平行于軸線挖毅,流速測(cè)量準(zhǔn)確度較低尤稍。
因此,用皮托管(或類似的雙文丘里管倡搞,測(cè)管弓匪,背靠背皮托管以及熱式單點(diǎn)……)來(lái)測(cè)管道的流量很難達(dá)到如廠商所宣傳的士1%準(zhǔn)確度。
6.均速管哥峡。(亦稱多點(diǎn)平均皮托管Multi-Ported Averaging Pitot Tubes) 由于認(rèn)識(shí)到管道中流速分布不是常數(shù)盲拣,因而采用在管道中測(cè)多點(diǎn)的流速值,取其平均值惋蛉,這種方法看來(lái)既簡(jiǎn)便又“準(zhǔn)確”摘裕,近40年多用于大管徑流量測(cè)量。為了取得較大的差壓值,避開“阻力危機(jī)”等問(wèn)題达快,又推出了菱形、彈頭形唧尊、T形甸胃、橢圓形等十余種橫截面形狀,各抒所長(zhǎng)跪另,莫衷一是拧抖,此處必須強(qiáng)調(diào)的是:
○1.均速管必需與管道結(jié)合成一體才能成為流量計(jì),影響流量測(cè)量準(zhǔn)確度并非是廠商千方百計(jì)推出的截面形狀免绿,而是管道的直管段長(zhǎng)度(流速分布)及內(nèi)徑D的大小唧席。它們對(duì)流量準(zhǔn)確度的影響會(huì)遠(yuǎn)大于均速管的截面形狀。遺憾的這個(gè)問(wèn)題往往為廠商回避嘲驾,為用戶所忽視淌哟。
○2.均速管所測(cè)的差壓并不能完全反映流體流動(dòng)的總、靜壓辽故,其低壓往往低于管道中流體的靜壓徒仓。因此,均速管的流量系數(shù)必需通過(guò)標(biāo)定來(lái)確定誊垢,而標(biāo)定試驗(yàn)室的管徑及流場(chǎng)與使用現(xiàn)場(chǎng)有較大差異掉弛,因此也不可能達(dá)到廠商所說(shuō)的準(zhǔn)確度。
○3均速管可以有較好的重復(fù)性喂走,但很難保證較高的準(zhǔn)確度殃饿,僅適用于工控系統(tǒng)而不適用于貿(mào)易計(jì)量。
7.環(huán)楔流量計(jì)(Torus –Wedge Meter)兵故。
近幾年推出的一種新型差壓流量計(jì)(圖5)帮色。可理解為楔形流量計(jì)概念的延伸與發(fā)展司箫,楔形流量計(jì)的節(jié)流件---楔只是管道中的一小段想预,處于水平管道上方;而環(huán)楔流量計(jì)將楔發(fā)展為環(huán)狀绕众,充滿整個(gè)管道(也類似文丘里管增加了后擴(kuò)張角)瞪卜。據(jù)研發(fā)廠商宣稱,增加了量程比姆已,減小了壓損畴文,增加了耐磨性。美國(guó)科羅拉多工程試驗(yàn)室對(duì)其進(jìn)行了大量測(cè)試急响。根據(jù)API22.2有關(guān)系數(shù)删猿,確定了流出系數(shù),膨脹系數(shù),目前仍需逐臺(tái)標(biāo)定隅本。
圖5 環(huán)楔流量計(jì)
對(duì)以上所述的優(yōu)點(diǎn)实愚,譯者有所質(zhì)疑,它仍是差壓流量計(jì)兔辅,差壓的平方根與流量成正比腊敲,如何擴(kuò)大量程比?它的結(jié)構(gòu)與文丘里管有相似之處维苔,只不過(guò)增大了擴(kuò)張角如何保證流體不分離而減小壓損碰辅?這些問(wèn)題都有待試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,而不能輕信一面之詞介时!
8.智能差壓流量計(jì)没宾。近年來(lái)發(fā)展較快的流量計(jì)都具有智能功能,如電磁沸柔、超聲循衰、科氏,均可進(jìn)行自診斷褐澎,且擴(kuò)大了測(cè)試功能羹蚣。差壓流量計(jì)的創(chuàng)新不能僅局限于一次元件上,還應(yīng)擴(kuò)展到二次表及積算儀乱凿。如擴(kuò)大量程忘当,差壓變送器可以根據(jù)一次元件的輸出自行遷移,流量積算儀可以根據(jù)流出系數(shù)C及膨脹系數(shù)Y的校準(zhǔn)曲線進(jìn)行補(bǔ)償帝璃,自行診斷儀表的故障圈蛹,并指出故障發(fā)生的地點(diǎn),以幫助維修人員及時(shí)排除故障……等等茎陪。
[DividePage:NextPage]
五奇茫、系統(tǒng)準(zhǔn)確度。
1.確定差壓流量計(jì)的準(zhǔn)確度應(yīng)包括整個(gè)系統(tǒng)烫王。即一上绅、二次元件及流量積算儀,而不僅限于一次元件靠鸦。準(zhǔn)確度應(yīng)由這三個(gè)部分的誤差組成總誤差Δm岛宵。在選用每部分時(shí),應(yīng)令其誤差等級(jí)處于同一水平才合理苔巍。如一次元件誤差為1.5~2%滚吱,選用0.2%級(jí)的二次表就毫無(wú)必要。積算儀一般準(zhǔn)確度均較高避归。系統(tǒng)誤差的組成如下:
Δm=[Δ12+Δ22+Δ32]1/2
上式Δm是差壓流量計(jì)總的誤差荣月,Δ1管呵、Δ2、Δ3分別為一次元件哺窄、二次元件捐下、積算儀的誤差。
2.流出系數(shù)C的確定萌业。
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置如孔板蔑担,其流出系數(shù)C已由標(biāo)準(zhǔn)(ISO5167等)中的公式(或表格)給出。當(dāng)使用情況不同于校驗(yàn)或制定的條件時(shí)咽白,標(biāo)準(zhǔn)API22.2也給出了附加不確定度。由于標(biāo)準(zhǔn)未必能涵蓋所用的實(shí)際情況鸟缕,給出的流出系數(shù)不確定度將大于逐臺(tái)實(shí)際標(biāo)定晶框。作者建議為了提高儀表的準(zhǔn)確度,即使是有標(biāo)準(zhǔn)可依懂从,最好仍進(jìn)行逐臺(tái)標(biāo)定授段。如是,必須強(qiáng)調(diào)二點(diǎn):①被標(biāo)定的一次元件的誤差中番甩,應(yīng)包含校驗(yàn)裝置的不確定度悄函。
②用戶選擇校驗(yàn)裝置時(shí)應(yīng)考慮它的資質(zhì)及不確定度大小。
3.其他影響因素磅芬。系統(tǒng)的不確定度除了一次表的流出系數(shù)誤差外山顶,還要考慮二次表及流體特性的影響。這些影響因素一般均有相關(guān)的國(guó)際(或國(guó)家着癞、企業(yè))標(biāo)準(zhǔn)給出好员,作者建議盡量引自國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)役霍,而不用企業(yè)或某些文獻(xiàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)略尘,后者往往不太可靠。
六磷尊、選用建議怯漾。
由于差壓流量計(jì)種類十分多,本文只能提供一些選用建議供用戶參考豹女,總的原則是按需選用摹削。
1. 準(zhǔn)確度。首先應(yīng)根據(jù)用戶的要求拷肌,如果不是用于貿(mào)易計(jì)量瓶逃,僅為一般監(jiān)控,則無(wú)需選用準(zhǔn)確度過(guò)高的儀表廓块。其次厢绝,準(zhǔn)確度取決于系統(tǒng)中的三個(gè)部分契沫,各部分的準(zhǔn)確度應(yīng)處于同一水平,相差太大,選用準(zhǔn)確度過(guò)高的部件純屬浪費(fèi)昔汉,毫無(wú)意義懈万。
2. 量程。所選流量計(jì)的量程應(yīng)與其應(yīng)用情況相符合靶病,否則會(huì)帶來(lái)較大誤差会通。差壓流量計(jì)的量程比只能為3:1。如果選用智能式自適應(yīng)差壓變送器娄周,流量的量程比可擴(kuò)大至10:1以上涕侈。此外,如管內(nèi)流速過(guò)小煤辨,可采取縮頸方法提高流速裳涛,反之流速過(guò)大,也可采用擴(kuò)徑降低流速侥锨。
3. 永久壓損念焙。差壓流量計(jì)因結(jié)構(gòu)不同永久壓損會(huì)有很大的差異。在歷行節(jié)能的今天扇殃,用戶都會(huì)盡量選用壓損較小的儀表鲤境。生產(chǎn)廠家應(yīng)提供可靠的壓損數(shù)據(jù)供用戶選用。
4. 安裝影響投戴。一般來(lái)說(shuō)差壓流量計(jì)為維持必要的準(zhǔn)確度丛疲,都要求較長(zhǎng)的直管段長(zhǎng)度,如果達(dá)不到要求梢跳,生產(chǎn)廠家應(yīng)提供安裝對(duì)準(zhǔn)確度的影響數(shù)據(jù)呜款,最好為應(yīng)用條件下的數(shù)據(jù)。
5. 二次表粤街。根據(jù)需要合理選用二次表剩症,如果所選用的一次表在應(yīng)用條件下準(zhǔn)確度較低,就沒有必要選用準(zhǔn)確度高且昂貴的二次表职颜。
6. 耐用性胞饭。如用于粉塵含量高、腐蝕性強(qiáng)的流體吨艇,則應(yīng)選用耐腐蝕躬它、耐磨損的儀表。
7. 維護(hù)东涡。差壓流量計(jì)較其它流量計(jì)可耐惡劣工況冯吓,維護(hù)較少。近年來(lái)為簡(jiǎn)化系統(tǒng)疮跑,推出了一體化差壓流量計(jì)组贺,其二次表以及顯示部分則應(yīng)定期拆裝凸舵,進(jìn)行檢修。
8. 價(jià)格失尖。對(duì)任何用戶來(lái)說(shuō)啊奄,都希望選購(gòu)性價(jià)比高的產(chǎn)品。廠家過(guò)熱的炒作以獲取暴利掀潮,是一種缺乏誠(chéng)信的短期行為菇夸,終將失去市場(chǎng)。我國(guó)前幾年有關(guān)內(nèi)錐的炒作是一個(gè)典型的案例仪吧。
七泻漏、標(biāo)準(zhǔn)的制定
1.必要性。
近百年以來(lái)谷娇,經(jīng)典節(jié)流裝置由于制定了標(biāo)準(zhǔn)哆念,在工業(yè)化的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮了很大的作用。曾占到流量市場(chǎng)近70%的份額菌渐。但隨著工業(yè)的現(xiàn)代化(含自動(dòng)化、智能化亮钩、數(shù)字化暖娃、通訊化等),經(jīng)典節(jié)流裝置已無(wú)法滿足許多新的要求巢驶。新型流量?jī)x表不斷推出(如電磁力浅、超聲、錐式个滓、熱式----等),差壓式流量計(jì)面對(duì)新的形勢(shì)叭痰,也涌現(xiàn)出不少的結(jié)構(gòu)。但要順利尼可、大力推行這些儀表斥滤,首先必需要制定標(biāo)準(zhǔn)。電磁勉盅、超聲均已著手制定佑颇,而新型差壓儀表由于種類較多,結(jié)構(gòu)五花八門草娜,制定標(biāo)準(zhǔn)尚有一定難度挑胸。
2.制定標(biāo)準(zhǔn)的條件。
①結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化宰闰。要制定標(biāo)準(zhǔn)茬贵,結(jié)構(gòu)必須標(biāo)準(zhǔn)化。如孔板移袍,其結(jié)構(gòu)解藻、取壓方式老充、安裝要求,都有嚴(yán)格舆逃、明確的規(guī)定蚂维。而新型差壓儀表,無(wú)論是內(nèi)錐還是多孔孔板路狮,每一個(gè)制造商都有自己“獨(dú)特”的設(shè)計(jì)以區(qū)別于其它廠家侦广,這樣就給制定標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)了困難。
②收集測(cè)試數(shù)據(jù)结晒。經(jīng)典節(jié)流裝置為制定標(biāo)準(zhǔn)成猴,收集了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的測(cè)試數(shù)據(jù),耗費(fèi)了大量的人力與資金碎准,持續(xù)了幾十年的時(shí)間陶份。這樣繁重的工作,一般制造廠家都難以承受焚怨。他們首先考慮的是利潤(rùn)武敦,即使技術(shù)上有些創(chuàng)新也是為了追求更大的利潤(rùn)。
因此铺描,寄希望于制造廠家來(lái)制定標(biāo)準(zhǔn)的前景就十分暗淡了使义,只能寄希望于國(guó)家工業(yè)部門、計(jì)量監(jiān)督部門蟆导、及行業(yè)協(xié)會(huì)燥及。美國(guó)石油協(xié)會(huì)已提出了一個(gè)協(xié)議草案(APIMPMS22.2,差壓流量測(cè)量裝置實(shí)驗(yàn)協(xié)議)蜕煌,給制造廠家提供了一些試驗(yàn)方法派阱,而無(wú)需進(jìn)行大量繁瑣的測(cè)試,即可了解儀表的主要特性斜纪。
[DividePage:NextPage]
3.舉例說(shuō)明贫母。以下是APIMPMS22.2制定標(biāo)準(zhǔn)所進(jìn)行的一些測(cè)試。
①基本測(cè)試盒刚。測(cè)試在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)流場(chǎng)(充分發(fā)展紊流颁独,一般到直管段長(zhǎng)度不小于30D)中進(jìn)行,以確定儀表流出系數(shù)C與雷諾數(shù)Re之間的關(guān)系(圖6)伪冰,這是每一種流量?jī)x表需要進(jìn)行的最基本實(shí)驗(yàn)誓酒。還需說(shuō)明的是,這些測(cè)試數(shù)中的誤差應(yīng)包含標(biāo)定裝置的不確定度贮聂。所以靠柑,一個(gè)性能優(yōu)良儀表的基本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇不確定度較低、資質(zhì)較高的實(shí)驗(yàn)室吓懈,其數(shù)據(jù)才有說(shuō)服力歼冰。
②安裝影響測(cè)試1靡狞。 流量?jī)x表在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí),必將面對(duì)一個(gè)問(wèn)題众桨,即不可能提供實(shí)驗(yàn)室所具有的直管段長(zhǎng)度显瞒,這個(gè)影響究竟有多大?必須通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定宪凹。圖6是在被測(cè)儀表的上游約4D處安裝了一個(gè)圓缺孔板朦盲,人為地造成了流場(chǎng)的不均勻,測(cè)試結(jié)果如圖6下曲線所示举么。由圖可見结款,由于直管段長(zhǎng)度僅4D,測(cè)試數(shù)據(jù)較正常值(理想流場(chǎng)所得數(shù)據(jù))偏離了約2.5%考瘪,即2.5%的誤差昼薯。如果這個(gè)結(jié)果用戶可以接受,則其他的一些測(cè)試可以進(jìn)行下去悯歇。
○3裝影響測(cè)試2. 如果不能接受2.5%的誤差彪珠,要求更高的準(zhǔn)確度,則將儀表安裝在圓缺孔板后8D的地方進(jìn)行风捌,意味著上游應(yīng)有更長(zhǎng)的直管段浸船,流場(chǎng)趨于理想,安裝影響將減小找前。數(shù)據(jù)說(shuō)明糟袁,當(dāng)前直管段長(zhǎng)度達(dá)到8D時(shí)判族,與理想流場(chǎng)的結(jié)果已沒有太大差別躺盛,對(duì)安裝影響較輕微。這里還需強(qiáng)調(diào)形帮,這些測(cè)試數(shù)據(jù)包含了裝置的不確定度槽惫。
圖6 安裝影響測(cè)試圖
圖7 流出系數(shù)C的二種確定方法
④阻力件的種類。由于當(dāng)前流量?jī)x表的準(zhǔn)確度要求較高辩撑,而現(xiàn)場(chǎng)又不能提供保證其準(zhǔn)確度所必需的直管段長(zhǎng)度界斜,因此迫切需要提供一種對(duì)安裝不敏感的流量計(jì),要說(shuō)明這種儀表的優(yōu)越合冀,有必要進(jìn)行大量的測(cè)試研究各薇,用測(cè)試數(shù)據(jù)科學(xué)、公正地說(shuō)明君躺。圓缺孔板是一種較易于實(shí)現(xiàn)的阻力件峭判。但要充分證明這個(gè)技術(shù)特點(diǎn),仍需采用其他在現(xiàn)場(chǎng)常用的阻力件痹埠,如:彎頭糠管、閥門妙帆、變徑管、歧管-----等等罐葫。
4.選用注意事項(xiàng)兵雪。APIMPMS22.2為用戶提供了多種差壓流量計(jì),并進(jìn)行了上述安裝影響的多種測(cè)試屋迄,用戶可以根據(jù)不同需求選用晒茁。上述安裝影響的測(cè)試令用戶緩解了安裝的困惑,在選用時(shí)還要注意:
①是否逐臺(tái)標(biāo)定捺柬。需了解制造商是否逐臺(tái)進(jìn)行標(biāo)定于箩,如果未進(jìn)行,則應(yīng)給出所有影響參數(shù)帶來(lái)的誤差望泪。
②標(biāo)定范圍判嘀。差壓儀表的流出系數(shù)C是雷諾數(shù)Re的函數(shù),如果廠家所提供的標(biāo)定雷諾數(shù)范圍太小宾芥,未覆蓋使用范圍侣夷,仍可能會(huì)帶來(lái)較大的誤差。
○3定數(shù)據(jù)的處理 可以采用二種方法來(lái)處理標(biāo)定的測(cè)試數(shù)據(jù):
其一仑乌,視流出系數(shù)為常數(shù)百拓,當(dāng)流出系數(shù)與Re的關(guān)系變化不大時(shí),可以認(rèn)定流出系數(shù)C為常數(shù)晰甚。
其二衙传,當(dāng)流出系數(shù)的變化較大時(shí),可以用曲線來(lái)擬合厕九,該曲線可以用一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)描述(見圖7)蓖捶,誤差僅為0.5%,而視為常數(shù)則誤差可達(dá)到4%扁远。這種方法在熱電偶及孔板中都已得到應(yīng)用俊鱼。需強(qiáng)調(diào)采用第二種方法時(shí),處理數(shù)據(jù)應(yīng)十分謹(jǐn)慎畅买,必需進(jìn)行大量測(cè)試并闲,切勿急功近利,只進(jìn)行少數(shù)量的測(cè)試谷羞,就宣稱取得了“經(jīng)驗(yàn)公式”帝火。
八、小結(jié)
1脯黎、新型差壓流量?jī)x表問(wèn)世是大勢(shì)所趨 經(jīng)典差壓流量?jī)x表(孔板东镶、噴嘴、文丘里、皮托管……)問(wèn)世百余年映贞,由于不能解決工業(yè)現(xiàn)代化所帶來(lái)的問(wèn)題奥泛,特別是安裝直管段長(zhǎng)度不足,又要確保準(zhǔn)確度的矛盾裁堤,將逐步被新型儀表所取代虫弓,當(dāng)然,這個(gè)過(guò)程會(huì)較長(zhǎng)灵吃,不太可能“一呼百諾”抛伏。這是不以個(gè)人主觀愿望為轉(zhuǎn)移的客觀發(fā)展規(guī)律。
2灵界、標(biāo)準(zhǔn)的重要性 經(jīng)典差壓流量?jī)x表之所以長(zhǎng)期占據(jù)流量?jī)x表市場(chǎng)魁首之位鳍泥,關(guān)鍵在于人們?yōu)樗贫藰?biāo)準(zhǔn),節(jié)流裝置有:ISO5167溉委,皮托管有:ISO3966鹃唯、ISO7145、BS1042等瓣喊,應(yīng)用時(shí)有法可依坡慌,有據(jù)可查。
3藻三、制定標(biāo)準(zhǔn)的步驟
○1一次元件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化洪橘,只有統(tǒng)一了結(jié)構(gòu),才有可能簡(jiǎn)化測(cè)試項(xiàng)目棵帽,測(cè)試的數(shù)據(jù)才有針對(duì)性熄求、有說(shuō)服力。
○2在理想流場(chǎng)中進(jìn)行測(cè)試逗概,在一定資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室的充分發(fā)展紊流中進(jìn)行測(cè)試弟晚,即上游直管段長(zhǎng)度達(dá)到30D(D為內(nèi)徑)以上,流場(chǎng)理想仗谆,排除了安裝帶來(lái)的影響指巡。
○3阻力件的影響淑履。新型節(jié)流裝置的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)阻力件不敏感恤络,即在上游直管段不足情況下且可以維持較高準(zhǔn)確度。這個(gè)特點(diǎn)必需通過(guò)有資質(zhì)的第三方實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)給予驗(yàn)證蹂曾,而不是什么“理念”炒作雁韵。
4、阻力件影響測(cè)試蕴嘹。測(cè)試應(yīng)在多種阻力件及其組合形式下進(jìn)行颊嫁,本文提出了一種簡(jiǎn)易可行的阻力件-圓缺孔板(Half-moon orifice)作為擾流件,將它按不同的角度安裝可以產(chǎn)生多種不同的流場(chǎng)形式,以得到新型節(jié)流裝置對(duì)流場(chǎng)變化的敏感的初步結(jié)果祈兼,如有必要再進(jìn)行其它阻力件(彎頭迂溉、閥門、變徑管痒跌、歧管……)的影響測(cè)試狡舞。
5、采用動(dòng)壓原理的均速管牍猫。近40年以來(lái)多用于大管徑流量測(cè)量骇另,因其成本低,安裝維護(hù)簡(jiǎn)便也曾風(fēng)行一時(shí)随静,制造商多在均速管的橫截面上大做文章八千,推出了十余種結(jié)構(gòu)形式,而忽視了它的應(yīng)用條件燎猛,均速管不插入管道就不可能成為流量計(jì)恋捆,而管道對(duì)于流量準(zhǔn)確度的影響是主要因素,數(shù)倍于截面形狀數(shù)據(jù)重绷。甚至當(dāng)使用的Re數(shù)大于1.1×106后已不存在“阻力危機(jī)”鸠信,完全可以不用“精雕細(xì)琢”加工復(fù)雜的特殊型面,而直接可用圓管论寨,這已為國(guó)外某些公司成功地用于現(xiàn)場(chǎng)了星立。
九、致謝
本文定稿前葬凳,曾請(qǐng)蔡武昌先生校閱绰垂,提出了一些寶貴意見,特此致謝火焰。
編者語(yǔ):美國(guó)科羅拉多試驗(yàn)站(CESSI)成員Casey Hodges先生于2010年10月臺(tái)北舉行的15屆FLOMEKO學(xué)術(shù)會(huì)議中發(fā)表了“新型差壓流量?jī)x表的理念劲装、應(yīng)用與建議”(New differential Producing meters---ideas, implementation, and issues。)一文塘憨,本人閱后認(rèn)為不少觀點(diǎn)值得推薦卢女,但也不認(rèn)同全部論述,因而未一字不差地翻譯士到。此外還補(bǔ)充了一些個(gè)人的看法(用楷體區(qū)別)留绞,僅作為讀書筆記供讀者參考,但愿不是畫蛇添足辰诱、狗尾續(xù)貂哩啼。好在如有疑惑可直接閱讀原文,并歡迎交流拱缆、批評(píng)馒易、指正。
(特約編輯 毛新業(yè))
聲明:本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng),轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享砖军,并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)辱甫,也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布蒋令、編輯整理上傳锅锨,對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái),不為其版權(quán)負(fù)責(zé)恋沃。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻必搞、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題囊咏,請(qǐng)第一時(shí)間告知恕洲,我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容,以保證您的權(quán)益梅割!聯(lián)系電話:010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn霜第。
- 暫無(wú)反饋
編輯推薦
- 2025新年特刊:打造新質(zhì)生產(chǎn)力豌腮,智啟未來(lái)新篇章
- 定義制造業(yè)未來(lái)的數(shù)控加工中心技術(shù)專題
- 航空航天及交通領(lǐng)域先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用專題
- 解碼消費(fèi)電子產(chǎn)品生產(chǎn)的數(shù)字化之路技術(shù)專題
- 精密智能機(jī)床镇锣,助力制造升級(jí)技術(shù)專題
- 汽車輕量化驅(qū)動(dòng)下的零部件加工應(yīng)用專題
- 高性能銑刀實(shí)現(xiàn)高精加工生產(chǎn)技術(shù)專題
- 航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)解決方案專題
- 高效齒輪加工生產(chǎn)技術(shù)方案專題
- 金屬加工液的性能不止?jié)櫥夹g(shù)應(yīng)用專題