摘(zhai)要:從介(jie)紹産品(pin)工作原(yuan)理入手(shou),闡述了(le)彎管流(liu)量計
與(yu)
孔闆流(liu)量計
在(zai)原理上(shang)的本質(zhi)區别。在(zai)性能比(bi)較的基(ji)礎上突(tu)出說明(ming)了彎管(guan)流量計(ji)具有的(de)無附加(jia)壓力損(sun)失的節(jie)能性能(neng)明顯優(you)🏃🏻♂️于孔闆(pan)流量計(ji)。文章指(zhi)出,在長(zhang)期運行(hang)的大🥰流(liu)量系統(tong)中應充(chong)分考慮(lü)這種區(qu)别所引(yin)起的能(neng)源合理(li)利用問(wen)題。
一、引(yin)言
彎管(guan)流量計(ji)也是一(yi)種差壓(ya)式流量(liang)計,但其(qi)差壓的(de)産生與(yu)孔闆✍️流(liu)量計有(you)根本性(xing)區别:孔(kong)闆流量(liang)計是
節(jie)流型差(cha)壓流量(liang)計
,是利(li)用對流(liu)體節流(liu)裝置施(shi)行節流(liu)産生差(cha)壓來測(ce)量流💃體(ti)的流量(liang)的:彎管(guan)流量計(ji)的流量(liang)傳感器(qi)是一個(ge)90°标準彎(wan)管,它是(shi)利用流(liu)體的慣(guan)性原理(li)産生差(cha)壓來測(ce)量💃🏻流體(ti)的流量(liang)的。
二、彎(wan)管流量(liang)計和孔(kong)闆流量(liang)計原理(li)
1.彎管流(liu)計
(1)基本(ben)原理
當(dang)流體流(liu)經彎管(guan)時,由于(yu)彎管的(de)約束作(zuo)用,迫使(shi)流體在(zai)彎管内(nei)♋作近似(si)于圓周(zhou)運動。根(gen)據流體(ti)強制旋(xuan)流理論(lun),流體在(zai)管道内(nei)作‼️圓周(zhou)運動必(bi)然會産(chan)生慣性(xing)離心力(li),該離心(xin)力的大(da)小與流(liu)體的流(liu)速、流體(ti)的質量(liang)(密度)以(yi)及作圓(yuan)周運動(dong)的曲率(lü)半徑等(deng)因素有(you)關。離心(xin)力的大(da)小可以(yi)通㊙️過對(dui)彎管内(nei)、外側壓(ya)力差的(de)測量來(lai)确定🐕的(de):因此,隻(zhi)要測♌出(chu)彎管内(nei)、外側的(de)差壓值(zhi),就可以(yi)方便地(di)計.算出(chu)管道内(nei)💃🏻流體的(de)流速,進(jin)🌂而算出(chu)管道内(nei)流體🔴的(de)流量值(zhi),這就是(shi)彎管流(liu)量計🌏的(de)基本測(ce)量原理(li)(見圖1).
(2)流(liu)量方程(cheng)
式中，?一(yi)流體的(de)平均流(liu)速
a一流(liu)量系數(shu)
R/D一彎管(guan)的彎徑(jing)比
P1-P2一彎(wan)管内、外(wai)側壓力(li)差
β一指(zhi)數
ρ一流(liu)體的密(mi)度
2.孔闆(pan)流量t計(ji)
(1)基本原(yuan)理
充滿(man)管道的(de)流體,當(dang)它流經(jing)管道内(nei)的節流(liu)件時。如(ru)圖2所示(shi)，流體将(jiang)在節流(liu)件處形(xing)成局部(bu)收縮.因(yin)此，流速(su)增加,靜(jing)壓力降(jiang)低,在節(jie)流件前(qian)後産生(sheng)了壓差(cha)。流體流(liu)量愈大(da),産生的(de)壓差愈(yu)大,因而(er)可依據(ju)壓差來(lai)衡量流(liu)量大小(xiao)。這種測(ce)量方法(fa)是以流(liu)動連續(xu)性方程(cheng)(質量守(shou)恒定律(lü))和伯努(nu)力方程(cheng)(能量🐇守(shou)恒定律(lü))爲基礎(chu)的:
(2)流量(liang)方程
式(shi)中.qm一質(zhi)量流量(liang),kg/s
C一流出(chu)系數
E一(yi)可膨脹(zhang)性系數(shu)
β一直徑(jing)比.β=d/D
d.一工(gong)作條件(jian)下節流(liu)件的孔(kong)徑,m
D一工(gong)作條件(jian)下.上遊(you)管道内(nei)徑,m
△p一差(cha)壓,Pa
P1一流(liu)體密度(du),kg/m3
三、彎管(guan)流量計(ji)的基本(ben)特點及(ji)其與孔(kong)闆流量(liang)計性🏃🏻能(neng)比💃🏻較
以(yi)供熱系(xi)統爲對(dui)象,選定(ding)孔闆流(liu)量計與(yu)彎管流(liu)量.計作(zuo)對比，是(shi)因爲孔(kong)闆流量(liang)計目前(qian)在供熱(re)系統中(zhong)仍然是(shi)使用普(pu)遍的♍流(liu)量計。
(1)無(wu)任何附(fu)加節流(liu)件或插(cha)人件.可(ke)大大降(jiang)低流體(ti)在管道(dao)内輸🌈送(song)的動力(li)消耗,節(jie)約能源(yuan)。
由于彎(wan)管流量(liang)計獨特(te)的測量(liang)原理,它(ta)沒有其(qi)它流量(liang)計必🙇🏻須(xu)具備的(de)節流件(jian)或插入(ru)件,這一(yi)特點給(gei)彎管流(liu)🐆量計的(de)工業化(hua)應用帶(dai)來了巨(ju)大的便(bian)利和好(hao)處。
對于(yu)節流型(xing)孔闆流(liu)量計來(lai)說，流體(ti)在孔闆(pan)上的壓(ya)💯力損失(shi)是不可(ke)避免的(de)。在通常(chang)情況下(xia),該節流(liu)壓力損(sun)失✉️(稱其(qi)爲不㊙️可(ke)恢🤟複壓(ya)力損失(shi))可達孔(kong)闆在該(gai)流量下(xia)産生的(de)差壓值(zhi)的30%~90%(與孔(kong)闆的β值(zhi)有關)。爲(wei)了提高(gao)🌈孔闆流(liu)量計的(de)測量精(jing)度,設計(ji)人員在(zai)選定孔(kong)闆流量(liang)計的工(gong)作差壓(ya)值時一(yi)般都取(qu)高值,于(yu)是該壓(ya)力📞損失(shi)就相當(dang)可觀。在(zai)供熱系(xi)統中,由(you)于孔闆(pan)的阻力(li)損失會(hui)使供熱(re)循環水(shui)泵耗電(dian)量增加(jia)或使同(tong)樣的水(shui)泵壓頭(tou)不能滿(man)足遠端(duan)供熱用(yong)戶的需(xu)求。對于(yu)一❄️個完(wan)整的供(gong)熱系統(tong)來說，它(ta)所🏃🏻安裝(zhuang)的流量(liang)檢測孔(kong)闆不會(hui)隻是一(yi)塊,而多(duo)孔闆的(de)安裝使(shi)系統功(gong)率損失(shi)更大。對(dui)于🈲蒸汽(qi)介質來(lai)說,孔闆(pan)節流壓(ya)力損失(shi)會使蒸(zheng)汽品質(zhi)下降,或(huo)需要💃提(ti)供更高(gao)的供汽(qi)質量才(cai)能滿足(zu)用戶對(dui)蒸汽品(pin)位的要(yao)求。無論(lun)是哪--種(zhong)情況都(dou)會造成(cheng)附加的(de)經濟損(sun)失和提(ti)高系統(tong).的運行(hang)費用。如(ru)果用彎(wan)管流量(liang)計代替(ti)孔闆流(liu)量計進(jin)行流量(liang)檢測.則(ze)不存在(zai)管道附(fu)加阻力(li)損失的(de)問題,孔(kong)闆流🔴量(liang)計的節(jie)流損耗(hao)也可簡(jian)❄️單地看(kan)作是彎(wan)管流量(liang)計的節(jie)能效果(guo)。這種替(ti)代對于(yu)那些大(da)系統、大(da)管👈徑、大(da)流量、低(di)壓頭的(de)測量對(dui)象好處(chu)将更加(jia)明🆚顯。
(2)結(jie)構簡單(dan),價格低(di)廉
彎管(guan)傳感器(qi)就是一(yi)個90标準(zhun)彎頭,随(sui)着彎管(guan)機械加(jia)工工⁉️，業(ye)的發展(zhan)和行業(ye)标準化(hua)、規範化(hua)管理的(de)不斷完(wan)善🌈.用作(zuo)彎管傳(chuan)感器的(de)标準機(ji)制彎頭(tou)其質量(liang)越㊙️來越(yue)好.價格(ge)也越來(lai)越低,它(ta)一方面(mian)使彎管(guan)傳感器(qi)的技術(shu)指标能(neng)得到更(geng)好的保(bao)證.同時(shi).也大大(da)降低🏃了(le)彎管傳(chuan)感器的(de)價格，目(mu)前.彎管(guan)傳感器(qi)甚至比(bi)市場上(shang)價格便(bian)宜的.法(fa)蘭式孔(kong)闆🐇傳感(gan)器還要(yao)便宜.而(er)🐆且管徑(jing)愈大.愈(yu)便宜。
(3)彎(wan)管傳感(gan)器耐磨(mo)損,對微(wei)量磨損(sun)不敏感(gan)
傳感器(qi)對磨損(sun)不敏感(gan)是保證(zheng)流量計(ji)長期精(jing)度佳💃測(ce)量的重(zhong)🐕要條件(jian)之一.這(zhe)方面彎(wan)管流量(liang)計有着(zhe)不👨❤️👨可比(bi)拟的優(you)勢:而孔(kong)闆流量(liang)計的人(ren)口銳角(jiao)對微量(liang)磨損就(jiu)十分敏(min)感。規程(cheng)🏃規定,計(ji)量用孔(kong)闆流量(liang)計的💰孔(kong)闆每年(nian)🈚必須進(jin)行一次(ci)或一次(ci)以上的(de)強制性(xing)磨損檢(jian)查,這是(shi)保證孔(kong)闆流量(liang)計正确(que)計量的(de)必要條(tiao)件:即便(bian)如此.在(zai)兩個檢(jian)修周期(qi)内也很(hen)難保證(zheng)孔闆流(liu)量計測(ce)量精度(du)的一緻(zhi)性.這樣(yang)頻繁的(de)拆裝、檢(jian)查、維修(xiu)不是一(yi)般單位(wei)都可以(yi)作到.的(de),對💯于那(na)些大管(guan)🌏徑的孔(kong)闆.尤其(qi)是蒸汽(qi)孔闆其(qi)拆裝難(nan)度之大(da)使維🐆修(xiu)者無不(bu)望而卻(que)步.大量(liang)的維修(xiu)費用也(ye)給使用(yong)者帶來(lai)了額外(wai)的經濟(ji)負擔:因(yin)此.現實(shi)情況是(shi)多數孔(kong)闆流量(liang)計使用(yong)單位以(yi)損失測(ce)量精度(du)爲代價(jia)來減少(shao)孔闆流(liu)量計的(de)檢修次(ci)數。這種(zhong)方法當(dang)然是不(bu)可✨取的(de):彎管傳(chuan)感器不(bu)僅耐磨(mo)性能好(hao),即使有(you)輕微磨(mo)損,對彎(wan)管傳感(gan)器的工(gong)作性能(neng)👌和測量(liang)精度的(de)影響也(ye)是極小(xiao)的💔。因此(ci).彎管流(liu)量計可(ke)以長期(qi)😘保持精(jing)度的狀(zhuang)态。
(4)可測(ce)量容易(yi)髒污、堵(du)塞傳感(gan)器的流(liu)體
供熱(re)系統的(de)循環水(shui)其水質(zhi)是比較(jiao)差的,原(yuan)因是在(zai)一個📞供(gong)暖期内(nei)循環水(shui)是反複(fu)使用而(er)不更換(huan)(隻是少(shao)量補充(chong)).加上防(fang)腐需求(qiu)🤞等其它(ta)原因在(zai)循環水(shui)中還要(yao)加入一(yi)些🤩化學(xue)物質,使(shi)循環水(shui)對流量(liang)測量裝(zhuang)置的污(wu)染影響(xiang)更大。孔(kong)闆傳感(gan)器人口(kou)的直角(jiao)部分即(ji)使是輕(qing)微🔞的沾(zhan)污也會(hui)對測量(liang)精度造(zao)成極大(da)的影響(xiang)。而彎管(guan)傳感器(qi)對于供(gong)熱循環(huan)水這樣(yang)的介質(zhi)其适應(ying)性是很(hen)強的.即(ji)使是長(zhang)期的運(yun)行也能(neng)保證其(qi)正常工(gong)作,且能(neng)保🔞證足(zu)夠的測(ce)量精度(du)不受影(ying)響。
(5)量程(cheng)範圍寬(kuan)、直管段(duan)要求不(bu)嚴格.适(shi)應性強(qiang)
隻要是(shi)可以用(yong)孔闆流(liu)量計進(jin)行測量(liang)的對象(xiang)都可以(yi)用彎🈲管(guan)流量計(ji)來代替(ti)。而在耐(nai)高溫、耐(nai)高壓、耐(nai)沖擊、耐(nai)震動、耐(nai)潮濕、耐(nai)粉塵等(deng)方面,彎(wan)管流量(liang)計遠遠(yuan)🐪優于其(qi)它常用(yong)流量計(ji)(如
渦街(jie)流量計(ji)
、
電磁流(liu)量計
、
超(chao)聲波流(liu)量計
等(deng)等)。震動(dong)、沖擊對(dui)彎管傳(chuan)感器的(de)正常工(gong)作幾乎(hu)沒有影(ying)響.而高(gao)溫、高壓(ya)對于彎(wan)管流量(liang)計來說(shuo)隻是采(cai)用與工(gong)藝管道(dao)相同材(cai)質的标(biao)準彎頭(tou)作傳感(gan)器,就可(ke)以方便(bian)地得🙇♀️到(dao)解決。.
彎(wan)管傳感(gan)器的幾(ji)何尺寸(cun)幾乎沒(mei)有限制(zhi)，管經小(xiao)可到🙇🏻幾(ji)🏃🏻十mm甚🔴至(zhi)⭕十兒mm.大(da)可到Im甚(shen)至2m以上(shang),隻要彎(wan)管的彎(wan)徑比符(fu)台規定(ding)要求。都(dou)可🛀🏻以作(zuo)爲傳感(gan)器進行(hang)流量測(ce)量,這🌍一(yi)-特點♻️是(shi)一般流(liu)量傳感(gan)器不容(rong)易作到(dao)的:
直管(guan)段要求(qiu)不太嚴(yan)格也是(shi)彎管流(liu)量計在(zai)現場使(shi)用.中💯十(shi)🚩分重👌要(yao)的特點(dian)之一。許(xu)多流量(liang)測量裝(zhuang)置都因(yin)爲現場(chang)直管段(duan)不能滿(man)足要求(qiu)而不能(neng)進行測(ce)螢🐇或不(bu)能保證(zheng)其瀏量(liang)精度.彎(wan)管流量(liang)計由于(yu)其特殊(shu)✔️的測量(liang)原理使(shi)其在實(shi)際應用(yong)時對直(zhi)管段的(de)要求不(bu)嚴格，一(yi)-般隻需(xu)保證前(qian)5D後2D即可(ke).遠遠低(di)于其它(ta)流量測(ce)量裝置(zhi)的要求(qiu)。
(6)可采用(yong)直接焊(han)接法進(jin)行安裝(zhuang)
流量測(ce)量裝置(zhi)現場跑(pao)、冒、滴、漏(lou)是一個(ge)十分令(ling)人頭痛(tong)的現實(shi)問題,它(ta)包含了(le)諸如能(neng)源和物(wu)料的浪(lang)費,環保(bao)、安全、計(ji)量正确(que)等方💞面(mian)的問題(ti).是運行(hang)、管理部(bu)門十分(fen)重視又(you)不易徹(che)底解決(jue)❄️的老大(da)難問題(ti):流量傳(chuan)感器直(zhi).接焊接(jie)法安裝(zhuang)就是爲(wei)解決這(zhe)個實際(ji)問⛱️題而(er)産生的(de)(例如焊(han)接式孔(kong)闆):但是(shi).孔闆的(de)不耐磨(mo)損給焊(han)接式❗孔(kong)🐆闆保持(chi)長期精(jing)度正常(chang)使用帶(dai)來了🤞困(kun)難.既然(ran)🔅孔闆檢(jian)修周期(qi)短,那麽(me),嚴格地(di)說焊接(jie)法安裝(zhuang)绐孔闆(pan)流量計(ji)帶來的(de)不是好(hao)處😍,相反(fan)使經常(chang)性的檢(jian)修工作(zuo)變得更(geng)加困難(nan)。因此,焊(han)接式孔(kong)闆并🌏不(bu)是解決(jue)測量裝(zhuang)置現場(chang)的跑冒(mao)滴漏的(de)好方法(fa)。而彎管(guan)傳感器(qi)完全可(ke)以滿❓足(zu)直接焊(han)接法安(an)裝的一(yi)-切技術(shu)條件.它(ta)的耐磨(mo)損、免維(wei)護、長周(zhou)期.精度(du)運行的(de)特點使(shi)🌈焊接法(fa)安裝這(zhe)一優勢(shi)得到了(le)❗充分的(de)發揮.現(xian)場跑冒(mao)滴漏的(de)麻煩得(de)到了徹(che)底的解(jie)決
(7)通過(guo)實驗研(yan)究.提出(chu)了彎徑(jing)比爲1.5~1.6範(fan)圍内.在(zai)該條件(jian)下的蒸(zheng)汽彎管(guan)流量計(ji)的簡化(hua)模型,不(bu)但可使(shi)彎管參(can)量無須(xu)單獨📱标(biao)定即可(ke)💋實現蒸(zheng)汽流量(liang)高精度(du)測量,而(er)且在采(cai)用了蒸(zheng)汽溫度(du)、壓力智(zhi)能補償(chang)後,使流(liu)量計能(neng)适用于(yu)溫度、壓(ya)力變化(hua)範圍大(da)的蒸汽(qi)流量測(ce)量:二次(ci)儀表以(yi)計算機(ji)㊙️技術爲(wei)核心,采(cai)用蒸汽(qi)密度補(bu)償處理(li).因而使(shi)二次儀(yi)表精度(du)達到0.29.流(liu)量測量(liang)系統實(shi)測精度(du)達到了(le)1.14%(引用誤(wu)差):
四、結(jie)束語
雖(sui)然将彎(wan)管流量(liang)計和經(jing)典的孔(kong)闆流量(liang)計作了(le)一系㊙️列(lie)的對比(bi).指出了(le)孔闆流(liu)量計存(cun)在的一(yi)些不盡(jin)人意💚的(de)缺點,但(dan)是.有一(yi)點♈是十(shi)分清楚(chu)的.孔闆(pan)流量計(ji)作爲一(yi)種流量(liang)計量✏️器(qi)具.它具(ju)有悠🐉久(jiu)的曆史(shi).經過無(wu)數專🐆家(jia)、學者的(de)潛心研(yan)究㊙️和完(wan)善，它的(de)設計、計(ji)🔱算、加工(gong)、安裝、使(shi)用、維護(hu)等等環(huan)節都具(ju)備了完(wan)備的标(biao)準和規(gui)範.尤🧑🏽🤝🧑🏻其(qi)值得強(qiang)調的是(shi)它已具(ju)備了計(ji)量😘管理(li)部門承(cheng)認的、具(ju)有.法律(lü)效用的(de)幾何相(xiang)似檢定(ding)的🙇🏻許可(ke)、獲得了(le)有關管(guan)理部門(men)的正式(shi)推薦,所(suo)有這一(yi)切使它(ta)在工業(ye)化應用(yong)中具備(bei)了極其(qi)強大的(de)競❄️争力(li)。目前還(hai)沒有🏃任(ren)何一種(zhong)流量計(ji)可以🚩和(he)它“相提(ti)并論”。正(zheng)如曆史(shi)是不會(hui)停🤩止一(yi)樣.流量(liang)計的發(fa)展也是(shi)日新月(yue)異的。孔(kong)闆流量(liang)計的諸(zhu)多缺點(dian)愈來愈(yu)爲人們(men)所重視(shi),要麽解(jie)決這些(xie)缺點,要(yao)麽用一(yi)種更好(hao)的流量(liang)計代替(ti)它。
其實(shi),彎管流(liu)量計研(yan)究工作(zuo)也有80餘(yu)年的曆(li)史，隻是(shi)過去的(de)工‼️作受(shou)到諸多(duo)客觀條(tiao)件的限(xian)制,使彎(wan)管流量(liang)計🚶♀️的工(gong)，業化推(tui)廣應用(yong)十分困(kun)難,其中(zhong)重要的(de)是彎管(guan)加工技(ji)術和彎(wan)管✉️的空(kong)間測量(liang)技術。這(zhe)些限制(zhi)條件的(de)存在幾(ji)乎葬⭐送(song)了彎管(guan)💰流量計(ji)的發展(zhan)前途。現(xian)在這一(yi)切🌈都得(de)到了解(jie)決,高精(jing)度的彎(wan)管加工(gong)技術可(ke)以保王(wang)🈲彎🏃🏻♂️管傳(chuan)感器的(de)彎🧑🏾🤝🧑🏼徑比(bi)能夠控(kong)制在一(yi)個極小(xiao)的範圍(wei)内.而科(ke)學的測(ce)量方法(fa)又使彎(wan)管彎徑(jing)比的測(ce)量精度(du)得到了(le)保證,所(suo)有這些(xie)使彎管(guan)傳感器(qi)的幾何(he)相似性(xing)成爲可(ke)能。同時(shi).通過研(yan)究我們(men)發現，在(zai)彎管傳(chuan)感🥵器特(te)定彎徑(jing)比條件(jian)下,彎徑(jing)比與流(liu)量系數(shu)之間出(chu)現的互(hu)補性規(gui)律,由此(ci)大大提(ti)高💋了這(zhe)種流量(liang)計的測(ce)量精度(du)及其穩(wen)定性。
在(zai)流速爲(wei)7~70m/s範圍内(nei)，檢定其(qi)相應的(de)測量範(fan)圍,其系(xi)統流量(liang)精度(包(bao)括差壓(ya)、壓力、溫(wen)度變送(song)器及二(er)次儀表(biao)等配㊙️套(tao)儀表)小(xiao)于企業(ye)标準規(gui)定的+2.5%FS的(de)精度,在(zai)檢定樣(yang)機中.流(liu)速爲25~70m/s的(de)常用蒸(zheng)汽流💰速(su)範圍内(nei),其實測(ce)精度優(you)于1.14%FS:
彎管(guan)流量計(ji)突破了(le)困擾它(ta)發展的(de)流量系(xi)數離散(san)性大、測(ce)量精度(du)低的困(kun)難,滿足(zu)了工業(ye)應用的(de)要求:彎(wan)管流量(liang)計的精(jing)度.無附(fu)加壓力(li)損失、量(liang)程比大(da)、适應能(neng)力‼️強,經(jing)濟💜效益(yi)高等特(te)性完全(quan)符🏃🏻合能(neng)源建設(she)😍和科學(xue)化計量(liang)管理事(shi)業的發(fa)展要求(qiu):如在供(gong)熱行👄業(ye)全面推(tui)廣使用(yong)彎管流(liu)量計.僅(jin)計算它(ta)的無附(fu)加阻力(li)損失并(bing)将其折(she).算成水(shui)泵電耗(hao)所能獲(huo)得的效(xiao)益,在一(yi)個取暖(nuan)期就可(ke)高達3億(yi)元人民(min)币:據初(chu)步統👨❤️👨計(ji),在全國(guo)用彎管(guan)流量計(ji)全面替(ti)代目前(qian)應用廣(guang)泛的孔(kong)闆流量(liang)計.每年(nian)就叮取(qu)得數十(shi)億元人(ren)民💰币的(de)經濟效(xiao)益,且節(jie)約大量(liang)的能源(yuan):因此.大(da)力發展(zhan)彎管流(liu)量計,把(ba)它盡快(kuai)地推廣(guang)到能源(yuan)建.設和(he)科學化(hua)管理的(de)各個領(ling)域是必(bi)要和可(ke)能的。
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