開封市中儀流量儀表有限公司
閱讀:453發布時間:2022-1-6
文丘里等節流裝置應用領域極其廣泛,封閉管道各種測量對象都有應用:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫;流體方面,單相、混相、潔凈、臟污;流動條件方面:亞音速流、臨界流、脈動流;工作狀態方面,管徑方面,從幾毫米到幾米。并且在上述各方面都有大量的理論和實踐的資料可供參考。
文丘里等節流裝置三個組成部分一直在更新發展著,尤其80年代以后借助微電子技術、計算機技術、新材料及*加工技術的發展,差壓轉換和流量顯示計算部分有突破性進展。文丘里等節流裝置無論可靠性,精確度及功能多樣化已今非昔比。近年一些創新思路,如一體式、定值節流件等的開發更使它有中興的感覺。
文丘里等節流裝置的關鍵部分--檢測件是最難更新換代的部分,現在亦有了新的發展思路,即把流量測量工作者、流體力學與計算機技術工作者三方面人員的特長結合起來可以有效地攻下這個堡壘。可以預計,文丘里等節流裝置在流量計中仍會占據重要的位置。
選用考慮因素的五個方面為儀表性能、流體特性、安裝條件、環境條件和經濟因素,現分述如下。
1儀表性能方面
(1) 精確度、重復性、線性度、流量范圍和范圍度
標準節流裝置規定有嚴格的使用范圍,包括管徑、節流件孔徑、直徑比、雷諾數范圍、管壁粗糙度等。在這些使用范圍內可以應用標準文件(GB/T 2624)中提供的流出系數和可膨脹性系數,如表4.4所示。應該指出,非標準節流裝置的使用范圍及其計算式僅作參考,一般來說,它要可靠地應用還是實流校準為好。如果節流裝置進行個別實流校準,則其使用范圍不受表列參數限制,例如開封儀表廠曾實流校準管徑達DN1600的文丘里管流量計用于水流量計量,又如標準規定管徑應不小于DN50,現在使用的小管徑節流裝置則遠低于此值,但是它們必須逐臺進行個別校準才能投用。由表4.4可見,標準噴嘴的流出系數的不確定度遠大于標準孔板,這是由于廓形節流件的精確復制比較困難,如果標準噴嘴進行實流校準,則亦可得高精確度。文丘里等節流裝置的精確度在很大程度上決定于現場的使用條件,如果節流裝置的制造質量符合要求,則影響因素主要為兩方面:流體的物性參數的確定和流體流動特性是否符合標準要求。這兩方面我們在流體特性和安裝條件中再談。
整套流量計的精確度還決定于差壓變送器和流量顯示儀的精確度。目前有一種傾向盡量采用高精度的差壓變送器,在流量測量不確定度計算式可以看到,當其他參數的精確度不高時采用高精度差壓變送器并不能起多大作用。流量顯示儀的作用主要在監視運行參數的穩定性等方面,它的數據轉換精度一般是無問題的。因此,要提高測量的精確度應有一個全面估計,這樣才能作出技術經濟性方案的選擇。
我們再次強調,文丘里等節流裝置是一種從設計、制造到安裝使用要求很嚴格的儀表,任何一個環節的失誤都會產生很大的誤差,反過來說,如果你嚴格遵循標準規定,它的精確測量是可保證的。文丘里等節流裝置的重復性與其他流量計(電磁式,容積式,渦輪,渦街等)相比要低,其原因為輸出信號為模擬值易受干擾,尤其差壓引壓管線這一環節易使信號產生干擾波動,正是由于重復性不高,影響到其精確度的提高。
文丘里等節流裝置的輸出信號與流量為平方關系,是非線性儀表,這是造成范圍度窄的原因,實際上節流裝置在廣闊的雷諾數范圍內其流出系數是穩定的,因此目前采用兩種(或多種)量程的差壓變送器可以拓寬其范圍度(大于10:1以上)。近年已投用的彈性加載變面積變壓頭節流裝置則應用其他工作原理增加其范圍度(可達100:1)。
⑵壓力損失
文丘里等節流裝置壓力損失大是它的一個弱點,但是若仔細分析一下這里還有一些選用時可以選擇的余地。在文丘里等節流裝置各類節流裝置中孔板和噴嘴是壓損較大的節流件,不過這里亦有差別。在同樣的流量及β值時噴嘴的壓損只為孔板壓損的30%-50%,也就是說噴嘴是較低壓損的。各種流量管(文丘里管、道爾管、羅洛斯管、通用文丘里管等)則是低壓損的節流裝置,它們壓損僅為孔板的20%,甚至低達5%-10%。這些節流裝置的開發應用是今后一個努力方向。當然,另一類動壓頭式文丘里等節流裝置(均速管流量計)則以低壓損著稱。
2 流體特性方面
流體特性分兩方面考慮。
⑴流體的腐蝕、磨蝕、結垢、臟污等
這些特性對流量計使用的可靠性造成很大的威脅。文丘里等節流裝置是以幾何尺寸來確定流量與信號的關系的,在長期使用中保持幾何尺寸恒定成為保證測量精確度不變的關鍵因素。在使用中幾何尺寸變化不易覺察,也就是說流量特性已變而不知道,這是很危險的。如何對付這個困難問題仍在探索中,例如采用可換孔板節流裝置就是為了便于檢查而采取的措施,另外采用并聯測量管路可以定期檢查清洗等等。流體的上述特性甚至用戶都不一定*掌握的,需要了解流體這些特性以便采取預防措施,在不明確的情況下有時需要進行一些試驗。
(2)流體物性參數的確定
流體物性參數包括密度、粘度、等熵指數、濕度等,這些參數有的直接進入流量方程,有的對流出系數、可膨脹性系數等產生影響。在這些參數中密度是最重要的。對密度的精確度與對差壓的精確度有同等數量級的要求,但是密度的精確確定卻遇到了困難,它是影響文丘里等節流裝置精確度提高的一個重要原因。密度精確度不高的原因是,一般借助密度與組分、壓力和溫度的函數關系確定它,但是這個關系式的精確度數量往往并不明確,尤其對于混合物普遍缺乏精確的函數式。在這種情況下采用密度計測量是較好的,但是遺憾的是目前密度計品種規格不能滿足實際需要,并且價格貴,可靠性不高亦阻礙其廣泛使用。
粘度的精確度要求可以低些,它是用來計算雷諾數的,而雷諾數對流出系數的影響并不敏感;粘度的另一作用是確定被測介質是否為牛頓流體,目前流量測量標準都限定被測介質應為牛頓流體。而由于石油化工等工業的發展,愈來愈多非牛頓流體需要測量,因此粘度這個參數今后會引起更大的重視的。
流體物性參數的確定除混合流體外,在高參數(高壓、高溫、低溫等)領域遇到了困難。許多物性參數缺乏高參數下的數據。
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