發(fā)布時間:2019-04-12 發(fā)布作者:
楔式流量計使用伯努利方程來測量管道中的流體流量。楔式流量計在管道中引入收縮,從而在流量計上產(chǎn)生壓降。當流量增加時,產(chǎn)生更多的壓降。脈沖管道將流量計的上游和下游壓力傳送到變送器,該變送器測量壓差以確定流體流量。該技術占全球流量計市場的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。使用這種關系,10%的滿量程流量僅產(chǎn)生滿量程壓差的1%。在滿量程流量的10%時,楔式流量計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,因此流量計精度可能同樣降低。因此,這種非線性關系會對楔式流量計的精度和調(diào)低產(chǎn)生不利影響。請記住,感興趣的是流量測量系統(tǒng)的準確性 - 而不是差壓變送器的精度。
楔式流量計概述
楔式流量計是目前比較廣泛的楔式流量計種類之一,它具有結構簡單,應用范圍廣,便于維修,且標準件便于生產(chǎn)等特點,因而廣泛的應用于石油石化行業(yè)。文章主要淺析了楔式流量計的工作原理和選型,為今后楔式流量計的選型和優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)。
楔式流量計是一種根據(jù)安裝于管道中的流量檢測元件產(chǎn)生的差壓,以及流體的類型和管道的綜合尺寸因素等來計量流量的流量計。它通常由一次裝置(也就是流量檢測件)和二次裝置(差壓轉換器和流量轉換器)組成。通常用的一次裝置有孔扳流量計、文丘管流量計及均速管流量計等,二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計,差壓變送器和流量顯示及計算儀表等裝置[1]。它已發(fā)展為三化(系列化、通用化及標準化)程度很高的種類規(guī)格龐大的一大類儀表。楔式流量計既可以用于流量參數(shù)的測量也可以用于其它參數(shù)如密度,壓力等物理參數(shù)的測量。
通常我們把安裝于管道中流量檢測件稱為一次裝置,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, 它通常由差壓信號管路和測量中所需要的儀器儀表組成。
楔式流量計應用歷史比較廣泛,實踐經(jīng)驗也比較成熟,且國家制定的規(guī)程和和標準也比較規(guī)范,品種比較齊全的流量計,二十世紀 50 年代它是較好的可以測量天然氣的流量計[2]。經(jīng)過許多年的發(fā)展它的技術更加成熟,一次裝置和二次裝置也更加的先進,估計今后此類流量計仍將占據(jù)重要的地位。
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, | |||||||||||
則有如下關系式: | |||||||||||
ρ1V12 | ρ1V2 | 2 | (2) | ||||||||
p1 + | 2 | = p2 + | 2 | ||||||||
應用別努利方程和流動連續(xù)性原理,在兩個橫截面上則有如 | |||||||||||
下關系式: | |||||||||||
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 | |||||||||
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=實際流量/理論流量,較后可 | ||||||||||||||||||
得出節(jié)流式差壓流量計普遍適用的實際流量公式: | ||||||||||||||||||
ce | p | 2DP | (6) | |||||||||||||||
4 | ||||||||||||||||||
qv = | 4 d | r | ||||||||||||||||
1- b | 4 | |||||||||||||||||
1 | ||||||||||||||||||
ε 被測介質(zhì)的可膨脹性系數(shù),一般來說對于液體 ε=1;對氣體、 | ||||||||||||||||||
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)流件的等效開孔直徑,(m);△P—差壓,△P=P1-P2,(Pa)。 |
由于流量和壓差之間的非線性關系,流量范圍下部的流量測量精度會降低。脈沖管道的堵塞可能是許多服務的關注點。對于漿料服務,應使用吹掃來防止沖擊管道堵塞。
液體服務,脈沖管道應定向和傾斜,以使其保持充滿液體并且不會收集氣體。對于燃氣服務,脈沖管道應定向和傾斜,以使其保持充滿氣體并且不會收集液體。在蒸汽服務中,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,以保護變送器免受熱量的影響。
小心,因為差壓變送器的校準會受到脈沖管中液體或氣體積聚的影響。此外,當在操作期間可能積聚變化量的液體時,流量測量系統(tǒng)的精度會降低。
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