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差壓式流量計(jì)

_差壓式流量計(jì)廠家選型

差壓式流量計(jì)是目前比較廣泛的差壓式流量計(jì)種類(lèi)之一,它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用范圍廣,便于維修,且標(biāo)準(zhǔn)件便于生產(chǎn)等特點(diǎn),因而廣泛的應(yīng)用于石油石化行業(yè)。文章主要淺析了差壓式流量計(jì)的工作原理和選型,為今后差壓式流量計(jì)的選型和優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)。
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  • 產(chǎn)品描述

差壓流量計(jì).jpg

 

差壓流量計(jì)使用伯努利方程來(lái)測(cè)量管道中的流體流量。差壓流量計(jì)在管道中引入收縮,從而在流量計(jì)上產(chǎn)生壓降。當(dāng)流量增加時(shí),產(chǎn)生更多的壓降。脈沖管道將流量計(jì)的上游和下游壓力傳送到變送器,該變送器測(cè)量壓差以確定流體流量。該技術(shù)占全球流量計(jì)市場(chǎng)的21%左右。
伯努利方程表明,收縮處的壓降與流速的平方成正比。使用這種關(guān)系,10%的滿量程流量?jī)H產(chǎn)生滿量程壓差的1%。在滿量程流量的10%時(shí),差壓流量計(jì)的精度取決于變送器在100:1的壓差范圍內(nèi)的精確度。差壓變送器精度通常在其范圍內(nèi)的低壓差下降低,因此流量計(jì)精度可能同樣降低。因此,這種非線性關(guān)系會(huì)對(duì)差壓流量計(jì)的精度和調(diào)低產(chǎn)生不利影響。請(qǐng)記住,感興趣的是流量測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性 - 而不是差壓變送器的精度。

差壓式流量計(jì)概述

差壓式流量計(jì)是目前比較廣泛的差壓式流量計(jì)種類(lèi)之一,它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用范圍廣,便于維修,且標(biāo)準(zhǔn)件便于生產(chǎn)等特點(diǎn),因而廣泛的應(yīng)用于石油石化行業(yè)。文章主要淺析了差壓式流量計(jì)的工作原理和選型,為今后差壓式流量計(jì)的選型和優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)。
         差壓式流量計(jì)是一種根據(jù)安裝于管道中的流量檢測(cè)元件產(chǎn)生的差壓,以及流體的類(lèi)型和管道的綜合尺寸因素等來(lái)計(jì)量流量的流量計(jì)。它通常由一次裝置(也就是流量檢測(cè)件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換器和流量轉(zhuǎn)換器)組成。通常用的一次裝置有孔扳流量計(jì)、文丘管流量計(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)算儀表等裝置[1]。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)格龐大的一大類(lèi)儀表。差壓式流量計(jì)既可以用于流量參數(shù)的測(cè)量也可以用于其它參數(shù)如密度,壓力等物理參數(shù)的測(cè)量。
         通常我們把安裝于管道中流量檢測(cè)件稱(chēng)為一次裝置,特一般有節(jié)流件,取壓裝置和前后直管段組成,二次裝置也成為顯示儀表, 它通常由差壓信號(hào)管路和測(cè)量中所需要的儀器儀表組成。
          差壓式流量計(jì)應(yīng)用歷史比較廣泛,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也比較成熟,且國(guó)家制定的規(guī)程和和標(biāo)準(zhǔn)也比較規(guī)范,品種比較齊全的流量計(jì),二十世紀(jì) 50 年代它是較好的可以測(cè)量天然氣的流量計(jì)[2]。經(jīng)過(guò)許多年的發(fā)展它的技術(shù)更加成熟,一次裝置和二次裝置也更加的先進(jìn),估計(jì)今后此類(lèi)流量計(jì)仍將占據(jù)重要的地位。

          差壓式流量計(jì)的應(yīng)用比較廣泛,在封閉的管道中測(cè)量流量對(duì)流體介質(zhì)的要求不高且能適應(yīng)比較惡劣的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量環(huán)境,測(cè)量精度也比較高,因此在各行各業(yè)應(yīng)用都比較的廣。如流體方面:?jiǎn)蜗、混相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態(tài)方面:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等;管徑方面:從幾毫米到幾米;流動(dòng)條件方面:亞音速、音速、脈動(dòng)流等。它在各工業(yè)部門(mén)的用量約占流量計(jì)全部用量的 50 %~60 %[3]。

差壓式流量計(jì)的測(cè)量原理分析:
  流體在流經(jīng)節(jié)流件時(shí)由于流體被壓縮流體將被加速,由于流體的速度增加導(dǎo)致流體的動(dòng)能也會(huì)相應(yīng)的增加,按照能量守恒的定律我們知道被加速處流體的靜壓力會(huì)減低相應(yīng)的數(shù)值[4]。
流量原理.jpg

差壓流量計(jì)工作原理圖
    如圖
所示:管道在橫截面 1 處的橫截面積是 A1,流體在流經(jīng)橫截面 A1 時(shí)的平均流速是 V1,其密度是 ρ1,;當(dāng)流體流過(guò)橫截面 2 時(shí),流體的平均流速變?yōu)槭?V2,密度是 ρ2,橫截面積是 A2,根據(jù)流體流動(dòng)連續(xù)性原理有如下關(guān)系式:V1A1ρ1= V2A2ρ2,如果流體是液體,在壓縮前后流體的密度一般認(rèn)為是恒定的,即 ρ1=ρ2=ρ
因此液體的體積流量:  
qv= V1A1= V2A2           (1)
根據(jù)別努利方程(即能量守恒定律),在水平管道上 Z1=Z2,
則有如下關(guān)系式:            
  ρ1V12     ρ1V2 2   (2)
p1 + 2   = p2 +   2      
                 
應(yīng)用別努利方程和流動(dòng)連續(xù)性原理,在兩個(gè)橫截面上則有如
下關(guān)系式:                  
P = P - P = ρ1 [V 2 - V 2 ] (3)
  1 2 2   2 1  
由(1)式,得            
             
V 1 =   A2 V              
  A              
    2              
  1                  
將(1)式和(2)式帶入(3)式可得:  
P = ρ1 [1- ( A2 )2 ]V 2   (4)
   
  2     A1     2    
                 
在上式中:
 
A1 = p 4D2 ; A2 = p4d2
 
根據(jù)直徑比 β 的定義:
b = Dd 
由(1)式可得:
V = qv                          
                                   
2                                  
      A2                          
                                 
所以:                          
      r1 é                 q2v    
DP =       b 4 ù      
    ë1 -     û        
  a         A22      
由此可以得出理論的流量公式:    
      1     π           2  P (5)  
qv =           d 2          
      1- β4     4           ρ1    
又由流出系數(shù) C 的定義是:C=實(shí)際流量/理論流量,較后可  
得出節(jié)流式差壓流量計(jì)普遍適用的實(shí)際流量公式:    
      ce       p         2DP (6)  
                      4      
qv =           4 d     r    
    1- b 4              
                          1    
ε 被測(cè)介質(zhì)的可膨脹性系數(shù),一般來(lái)說(shuō)對(duì)于液體 ε=1;對(duì)氣體、  
   
蒸汽等可以壓縮流體 ε<1;qv 流體的體積流量,(m3/S);ρ1——工  
作狀況下,節(jié)流件(前)上游處流體的密度,(kg/m3);d 工作狀況下  
節(jié)流件的等效開(kāi)孔直徑,(m);△P—差壓,△P=P1-P2,(Pa)。


差壓式流量計(jì)的選型:
差壓式流量計(jì)的選型應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面:
1 、精確度、重復(fù)性、線性度、流量范圍和范圍度:
    差壓式流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)件有嚴(yán)格的使用范圍,包括管徑直徑比,雷諾系數(shù),管壁厚度等參數(shù),因此在實(shí)際的選擇和應(yīng)用中應(yīng)該合理的選擇這一系列參數(shù)。此外差壓式流量計(jì)的精度在很大程度上取決于現(xiàn)場(chǎng)的使用條件,在一般情況下取決于流體的條件。
 2、流體的特性:
  流體的特性指的是流體的密度、動(dòng)力黏度、壓力、溫度、腐蝕性、磨蝕、結(jié)垢、臟污等流體的介質(zhì)條件。因此在選擇是應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)流體介質(zhì)的物理特性合理的選擇的差壓式流量計(jì),在不明白現(xiàn)場(chǎng)流體的物理特性的情況下應(yīng)該主動(dòng)使用儀器測(cè)量這些物理參數(shù)。
 3、經(jīng)濟(jì)因素方面:
  應(yīng)考率差壓式流量計(jì)的采購(gòu)費(fèi)用,安裝費(fèi)用以及安裝后,后期的維護(hù)費(fèi)用,校驗(yàn)費(fèi)用。榮大口徑的差壓式流量計(jì)后期的運(yùn)行費(fèi)用是一筆比較大的開(kāi)銷(xiāo),因此在選型時(shí)應(yīng)該選擇合適的口徑的差壓式流量計(jì)。
 4、壓力損失:
  壓力損失大事差壓式流量計(jì)的主要缺點(diǎn)之一。各類(lèi)節(jié)流裝置中孔板和噴嘴是壓損較大的節(jié)流件,在同樣的流量及 β 值時(shí)噴嘴的壓損只為孔板壓損的 30 %~50 %,也就是說(shuō)噴嘴是較低壓損的。
  各種流量管(文丘里管、道爾管、羅洛斯管、通用文丘里管等)則是低壓損的節(jié)流裝置,它們壓損僅為孔板的 20 %,甚至低達(dá) 5%~10 %。這些節(jié)流裝置的開(kāi)發(fā)應(yīng)用是今后一個(gè)努力方向。

差壓式流量計(jì)細(xì)節(jié)特點(diǎn): 
細(xì)節(jié)特點(diǎn).jpg

差壓式流量計(jì)安裝方式
安裝示意圖.jpg

差壓式流量計(jì)總結(jié):
        差壓式流量計(jì)是使用數(shù)量比較多的流量計(jì)種類(lèi)之一,本文淺析了差壓式流量計(jì)的工作原理和選型,為今后差壓式流量計(jì)的選擇和使用提供了一定的理論借鑒基礎(chǔ)。

由于流量和壓差之間的非線性關(guān)系,流量范圍下部的流量測(cè)量精度會(huì)降低。脈沖管道的堵塞可能是許多服務(wù)的關(guān)注點(diǎn)。對(duì)于漿料服務(wù),應(yīng)使用吹掃來(lái)防止沖擊管道堵塞。
液體服務(wù),脈沖管道應(yīng)定向和傾斜,以使其保持充滿液體并且不會(huì)收集氣體。對(duì)于燃?xì)夥⻊?wù),脈沖管道應(yīng)定向和傾斜,以使其保持充滿氣體并且不會(huì)收集液體。在蒸汽服務(wù)中,可允許蒸汽在一些脈沖管道中冷凝,以在熱蒸汽和變送器之間形成液體密封,以保護(hù)變送器免受熱量的影響。
小心,因?yàn)椴顗鹤兯推鞯男?zhǔn)會(huì)受到脈沖管中液體或氣體積聚的影響。此外,當(dāng)在操作期間可能積聚變化量的液體時(shí),流量測(cè)量系統(tǒng)的精度會(huì)降低。

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