常見(jiàn)問(wèn)題

節(jié)流裝置如何進(jìn)行大量程范圍測(cè)量介紹說(shuō)明

節(jié)流裝置如何進(jìn)行大量程范圍測(cè)量摘要：
節(jié)流裝置在實(shí)際使用中，由于受差壓變送器信號(hào)的影響傳送，在測(cè)量量程范圍大的流體時(shí)會(huì)有較大的測(cè)量誤差的存在。使用更換孔板、建立兩套測(cè)量裝置及采用兩臺(tái)差壓變送器的方法，可以擴(kuò)大孔板測(cè)量流體的測(cè)量范圍。
一、引言
以孔板和噴嘴為節(jié)流件的節(jié)流裝置廣泛應(yīng)用于目前的工業(yè)生產(chǎn)中，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝和使用維護(hù)方便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。其測(cè)量流體的測(cè)量范圍(最大流量與最小流量的比值)一般為4︰1，而在實(shí)際使用中，某些用戶(hù)要求的節(jié)流裝置測(cè)量范圍遠(yuǎn)大于這個(gè)比值，可能會(huì)達(dá)到10︰1或者更大，在測(cè)量小流量時(shí)，孔板測(cè)量的數(shù)值誤差極大，有時(shí)最小流量基本測(cè)量不出來(lái)。這種現(xiàn)象在蒸汽測(cè)量時(shí)尤為明顯，在熱電廠對(duì)用戶(hù)供汽時(shí)，作廢在夏季和冬季的用汽量是不一樣的，冬季的用汽量遠(yuǎn)大于夏季。這樣按冬季的最大流量設(shè)計(jì)制造出來(lái)的孔板在測(cè)量夏季的流量時(shí)就會(huì)測(cè)量不準(zhǔn)。本文將依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO5167-1和GB/T2624-93對(duì)這個(gè)問(wèn)題加以討論。
二、流量測(cè)量的基本原理
充滿(mǎn)管道的流體在流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時(shí)，流束將在節(jié)流處收縮，使流速增加，靜壓降低，在孔板前后產(chǎn)生了靜壓差。流體的流速越大，壓差也越大，根據(jù)差壓與流量之間的這種關(guān)系，可以用孔板來(lái)測(cè)量流體的流量。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO5167-1和GB/T2624-93的規(guī)定，流體流量與差壓的關(guān)系由下式確定：
Qm= ε d2 　　?。?）
Qv= ε d2 　　?。?）
式中：Qv —工作狀態(tài)**積流量（單位：m3/s）
Qm — 工作狀態(tài)下質(zhì)量流量　?。▎挝唬篕g/s）
C
— 流出系數(shù)
β — 直徑比　β＝
D — 工作狀態(tài)下上游管道內(nèi)徑　　（mm）
ε— 膨脹系數(shù)
d — 工作狀態(tài)下節(jié)流件開(kāi)孔直徑　?。▎挝唬簃）
ΔP — 差壓　　　　　　　　　（單位：Pa）
ρ — 流體的密度　　　　　　?。▎挝唬篕g/m3）
流出系數(shù)C的計(jì)算公式由STOLZ方程給出：
C＝0.5959+0.0312β2.1-0.184β8+0.0029β2.5（106/ReD）0.75
ReD為管道雷諾數(shù)
由上述公式可知，在孔板的開(kāi)孔值確定的前提下，影響流量的參數(shù)有流出系數(shù)、膨脹系數(shù)、密度、差奢。其中在流體狀態(tài)確定不變的前提下，流出系數(shù)、膨脹系數(shù)、密度都是固定不變的，與流量值形成關(guān)系的就是差壓值，其關(guān)系為平方關(guān)系，當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)差壓將以平方的關(guān)系發(fā)生相應(yīng)變化。
由公式我們就可以看出，當(dāng)所測(cè)量最小流量為師大流量的1/10時(shí)，差壓值就只有刻度差壓值的1/100，在此時(shí)差壓變送器所測(cè)得的差壓值已經(jīng)很小了，要準(zhǔn)確測(cè)量已經(jīng)很困難。
二、擴(kuò)大節(jié)流裝置流量測(cè)量范圍的方法
根據(jù)以上原理，當(dāng)節(jié)流裝置安裝在大量程比的管道上時(shí)，可以通過(guò)以下幾種方法來(lái)達(dá)到在不同量程范圍中進(jìn)行精確測(cè)量的目的。
1.
通過(guò)更換孔板來(lái)進(jìn)行分段測(cè)量
在進(jìn)行大量程范圍的測(cè)量時(shí)，可以將節(jié)流裝置的量程范圍進(jìn)行分段，即根據(jù)實(shí)際測(cè)量的需要，針對(duì)不同的流量測(cè)量范圍設(shè)計(jì)兩塊節(jié)流裝置，一個(gè)用于大流量的測(cè)量，一個(gè)用于小流量的測(cè)量。如用于測(cè)量一處量程比為100000kg/h～5000kg/h的蒸汽的測(cè)量時(shí)，此時(shí)量程比為20︰1，可將量程比劃分為100000kg/h～20000kg/h和20000kg/h～5000kg/h來(lái)進(jìn)行節(jié)流件設(shè)計(jì)，此時(shí)兩個(gè)節(jié)流裝置的測(cè)量量程比分別為5︰1和4︰1，此時(shí)節(jié)流裝置測(cè)量精度完全能滿(mǎn)足測(cè)量要求。在采用這種方法時(shí)，只需制造兩個(gè)節(jié)流裝置，節(jié)流裝置可通過(guò)設(shè)計(jì)不同的開(kāi)孔比來(lái)采用同樣的差壓值，因此節(jié)流裝置在安裝以后，只需配一臺(tái)差壓變送器，且不用調(diào)整差壓變送器的差壓值。
采用此種方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需按實(shí)際情況需要更換相應(yīng)流量量程的節(jié)流裝置。在選取相應(yīng)的節(jié)流件后，管道需停止運(yùn)行，然后將更換的節(jié)流件替換原有的節(jié)流件，安裝后重新啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行。
采用以上方法，由于只需更換單個(gè)的節(jié)流件，因此成本較低。但在進(jìn)行節(jié)流件更換時(shí)，必須將系統(tǒng)停止運(yùn)行，如更換頻繁則影響用戶(hù)生產(chǎn)，只可用于流量測(cè)量變化穩(wěn)定的地方，如冬季和夏季有不同流量值的地方，單位可利用半年一次檢修的機(jī)會(huì)進(jìn)行更換。對(duì)于流量變化頻繁的場(chǎng)合并不適用。
2.
建立并行管道安裝兩套節(jié)流裝置
在安裝節(jié)流裝置處并列安裝兩套節(jié)流測(cè)量裝置，分別采用兩種測(cè)量范圍的節(jié)流件進(jìn)行測(cè)量。其基本原理與第一種方法相似，但采用這種方法不需進(jìn)行節(jié)流件的更換。
采用該方法雖然可達(dá)到進(jìn)行大量程比的測(cè)量，而且沒(méi)有頻繁更換節(jié)流件帶來(lái)的對(duì)生產(chǎn)的影響，但采用此種方法所造成的成本較高，因?yàn)椴捎眠@種方法時(shí)需重新排列一條管道（按ISO5167-1和GB/T2624-93標(biāo)準(zhǔn)的要求，此段管道有相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度要求），增加一套節(jié)流裝置和相應(yīng)的閥門(mén)和差壓變送器等二次儀表。如不是必要，不推薦采用此種方式來(lái)進(jìn)行大量程比的測(cè)量。
3.
采用同一套節(jié)流裝置配備不同差壓刻度值的變送器
除以上兩種方法外，還可以用設(shè)定節(jié)件開(kāi)孔值，調(diào)節(jié)差壓變送器的測(cè)量范圍來(lái)達(dá)到測(cè)量不同量程范圍的流體的目的。
由前述公式可知，當(dāng)工作狀態(tài)不發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)節(jié)流件的開(kāi)孔和差壓值可保持流量不變，根據(jù)此原理，在進(jìn)行大量程比測(cè)量時(shí)可以將節(jié)流裝置的量程范圍進(jìn)行分段，如用于測(cè)量一處量程比為100000kg/h～5000kg/h的蒸汽的測(cè)量時(shí)，可將量程比劃分為100000kg/h～20000kg/h和20000kg/h～5000kg/h來(lái)進(jìn)行節(jié)流件設(shè)計(jì)，但保持節(jié)流件開(kāi)孔不變。如在測(cè)量100000kg/h時(shí)設(shè)定差壓為100KPa，則不分段測(cè)量時(shí)量程比為20︰1，差壓變送器最大測(cè)量差壓為100KPa，而最小測(cè)量差壓的比值為0.25KPa，此時(shí)按最大測(cè)量差壓進(jìn)行測(cè)量時(shí)在最小流量時(shí)差壓變送器已基本測(cè)不到。在分段測(cè)量時(shí)100000kg/h～20000kg/h量程段節(jié)流裝置的測(cè)量量程比為5︰1，最大差壓為100KPa，最小測(cè)量差壓的比值為4KPa，在20000kg/h～5000kg/h量程段節(jié)流裝置的測(cè)量量程比為4︰1，最大差壓為4KPa，最小測(cè)量差壓的比值為0.25KPa。此時(shí)差壓變送器可達(dá)到測(cè)量精度的要求。
采用這種方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要選用兩種不同差壓范圍的變送器進(jìn)行測(cè)量，如上例中需配一臺(tái)差壓范圍為100KPa和一臺(tái)差壓范圍為4KPa的變送器。同時(shí)在節(jié)流件上取兩對(duì)取壓孔來(lái)進(jìn)行變送器的安裝（具體安裝方式可按ISO5167-1和GB/T2624-93標(biāo)準(zhǔn)要求操作），在不同的流量采用不同的差壓變送器進(jìn)行測(cè)量，大流量時(shí)用測(cè)量范圍大的變送器，小流量時(shí)用測(cè)量范圍小的變送器，兩臺(tái)變送器的更換通過(guò)閥門(mén)的開(kāi)閉來(lái)調(diào)節(jié)。
采用這種方式，需配備兩臺(tái)變送器，會(huì)產(chǎn)生較高的成本，但不必進(jìn)行停機(jī)來(lái)進(jìn)行節(jié)流件更換，因而具有相當(dāng)?shù)倪m用性。
四、結(jié)論
通過(guò)本文所述的三種方式都能達(dá)到使節(jié)流裝置適應(yīng)大量程比測(cè)量的目的，但三種方式相比較各有其優(yōu)劣。
在采用第一種方式時(shí)產(chǎn)生的費(fèi)用較少，但節(jié)流件的更換麻煩，對(duì)用戶(hù)造成影響，不能用于流量變化頻繁的場(chǎng)合。
采用第二種方式時(shí)采用會(huì)產(chǎn)生較高的費(fèi)用，因?yàn)樾枰ㄔO(shè)一條相當(dāng)長(zhǎng)度的管道和配備相應(yīng)的節(jié)流裝置、閥門(mén)和二次儀表，但這種方式不會(huì)造成生產(chǎn)運(yùn)行的停頓。而且不會(huì)因?yàn)殚y門(mén)的頻繁開(kāi)閉而造成閥門(mén)內(nèi)漏，造成計(jì)量失準(zhǔn)。
采用第三種方式時(shí)通過(guò)配備兩臺(tái)變送器來(lái)達(dá)到目的，會(huì)增加一臺(tái)變送器的費(fèi)用，但在進(jìn)行適應(yīng)流量測(cè)量的調(diào)節(jié)時(shí)只需通過(guò)開(kāi)閉閥門(mén)來(lái)達(dá)到目的，操作靈活、方便，具有一定的適用性。
本文所述的三種方式各有利弊，不同的客戶(hù)在進(jìn)行選擇時(shí)可根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需求來(lái)判斷該采用何種方式。

上一個(gè)：孔板流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域介紹說(shuō)明流量計(jì)選型報(bào)價(jià) 計(jì)算下一個(gè)：使用單位應(yīng)對(duì)孔板流量計(jì)的管理方式介紹說(shuō)明