德國VSEAR800流量計經銷同時我們還經營: 渦街流量計是基于流體力學中著名的“卡門渦街”研制的。在流動的流體中放置- -非流線型柱形體,稱旋渦發生體,當流體沿旋渦發生體繞流時,會在渦街發生體下游產生兩列不對稱但有規律的交替旋渦列,這就是所謂的卡門渦街,如圖1所示。 大量的實驗和理論證明:穩定的渦街發生頻率ƒ與來流速度v1及旋渦發生體的特征寬度d有如下確定關系叫: 式中St為斯特羅哈數,與雷諾數和d相關。 當雷諾數Re在一定范圍內(3 X102~2 X105)時(4],St為一常數,對于三角柱形旋渦發生體約為0.16 雷諾數的定義為 式中S為管道的橫截面積。 由高精度氣體渦街流量計的測量原理可知,通過測量旋渦發生頻率僅能得到旋渦發生體附近的流速vI,由式(3)可知在橫截面積一定的情況下,流體的流量Q與流體的平均流速v成正比,因此要精確計量流體的流量必須找到`v與v1的對應關系。 根據流體力學理論,在充分發展的湍流狀態下,流體的速度分布有如下關系式川: 式中:vp為到管壁距離為y的P點的速度;y為點到管壁處的距離;Vmax:為管道中的最大流速,通常取管道中心的速度;R為管道的半徑;n為雷諾數的函數。 表1中給出了部分雷諾數與n的對應關系。 由于旋渦發生體的位置固定,因此當雷諾數一定時v1與`v有固定的比例關系換言之,當雷諾數Re變化時,二者的比值也發生變化, 圖3給出了不同雷諾數下充分發展的湍流的流速分布,如圖所示Re越大,流速分布越平滑,即旋渦發生體附近的流速越接近平均流速,故ƒ( Re)應為單調遞減函數。圖4給出了3臺50mm口徑,寬度14 mm三角形旋渦發生體的氣體渦銜流量計,在20℃,一個標準大氣壓下,不同雷諾數下的K值曲線。如圖所示實驗數據與理論分析基本一致,因此渦銜流量計的測量原理即決定了儀表系數的非線性特性。若要提高渦街流量計的計量精度,必須針對不同的流速分布對K值進行修正。由金屬管浮子流量計的工作原理我們知道:流體的流量與浮子在錐管中的高度有關,因此要實現對流量的測量,實際上取決于對浮子位置的測量?! ”驹O計中采用美國公司生產的非接觸式角位移磁阻傳感器HMC1501代替傳統的接觸式角度傳感器,HMC1501可以測量從磁鐵發出的磁場的方向角?! ≡O計中將一條形磁鐵置于磁阻傳感器上方,令磁阻傳感器與錐管間距離為L,傳感器距錐管底部高度為H,如圖2.3所示?! ‘敻∽游挥诟叨菻處時,小磁鐵的轉角為0。當流量變化時,浮子上下移動,其內嵌磁鋼也隨之上下移動,此時,置于磁阻傳感器正上方的條形磁鐵受到磁場作用發生轉動,如圖2.4,轉動的角度即與浮子位置有關?! ∮缮蠄D可見當磁鐵轉過角度為θ時,金屬管浮子流量計浮子在錐管中的位置h=H+Ltgθ,則根據式1.9可得:1.被測介質電導率 電磁流量計測量的流體必須是導電的,一般只要電導率超過閾值,即使變化也不影響測量值,但低于閾值將會增大測量誤差;通常要求液體電導率不小于5μS/cm,去離子水電導率不小于20μS/cm。2.被測介質溫度 電磁流量計一般只能用于工藝介質溫度不高于180℃的場合。選型時,要根據被測工藝介質的溫度范圍,選擇測量管內襯材料及傳感器線圈的漆包線的耐溫等級。常用測量管襯里材料有聚四氟乙烯(PTFE),適用溫度范圍-40~+180℃;氯丁橡膠(Neoprene),適用溫度<65℃;聚氨酯橡膠(Polyurethane),適用溫度<65℃;3.當被測液體為酸、堿、鹽等高腐蝕性介質時 因為電磁流量計僅測量管襯里和電極與被測介質接觸,所以只要選好這兩者的材質即可。耐酸、堿等強腐蝕性介質的襯里常選用聚四氟乙烯(PTFE),耐磨損類如礦漿、結晶類介質的襯里可選用聚氨酯橡膠(Polyurethane)。對于電極材質的選,擇,一般可查有關防腐蝕手冊[2],對于混酸等成份復雜的介質,應做掛片試驗。4.當被測液體為臟污流(兩相,漿液等)介質時(1)當介質含有固體顆粒時,水平安裝易使下半部內襯及電極磨損嚴重,這時選用垂直安裝較好;襯里要選用高耐磨性材料,如陶瓷或聚氨酯橡膠;電極則采取--些結構措施以防磨損漏液。(2)測量會在管壁附著和沉淀的物質的流體時,應注意電極的污染??蛇x用刮刀式、可更換式。管壁的附著則可用提高流速以起到自清洗作用,或采取比較方便易清洗管道的連接方法。(3)含有非磁性顆?;蚶w維的固液兩相流時,如漿液擦過電極表面會產生尖峰噪聲,使信號不穩,可選用市電交流激磁或雙頻激磁儀表。5.工藝介質的流速 儀表口徑是根據管道內平均流速而定的,通常選用與管道相同的口徑或略小些。一般工業輸水管道經濟流速為1.5~3m/s,易粘附沉積結垢物質則提高到3~4m/'s或更高,礦漿等磨蝕性強的為2~3m/s。電磁流量計的液體流速范圍可在1~10m/s之間選用。原理上,上限流速并沒有限制,滿度流量的流速下限一般為1m/s,有些產品為0.5m/s,低于此流速,從測量準確度出發應改用小管徑,以異徑管連接到管道。但加裝異徑管要注意壓力損失的問題。圖1為流量計口徑、流速與流量關系的曲線圖,計算儀表口徑時可參照。6.大口徑時電磁流量計的選擇 電磁流量計按安裝形式可分為管道式和探頭式。一般優先選用管道式電磁流量計;當工藝管徑較大且考慮設備費用時,或安裝時不允許管道停流的情況下,可選用探頭式電磁流量計(精度可達0.5級)。(1)探頭式可裝配球閥,可在管道不停流情況下拆、裝,利于儀表的在線安裝和維護。(2)探頭插入深度只需很短,對管道阻力小。--般在直管段足夠長時,采用平均流速點測量法,這種方法的測量精度基.本不受雷諾系數變化的影響,探頭的插人深度僅為R=0.121D;當直管段較短時,一般采用中心流速點測量法,插入深度R=0.5D(其中D為管道直徑)。7.工藝管道材質 若連接儀表的管道是(相對于被測介質)金屬導電性的,不需要接電環,若是絕緣性的,則要用接地環,可用普通型,它的材質應與被測介質的腐蝕性相適應。若被測介質是磨損性的,則宜選用帶頸接地環,以保護進、出口端的襯里,延長使用壽命。8.安裝儀表的工藝管道段的敷設位置 電磁流量計的安裝形式可分為三種:一體型、分離型和潛水分離型(IP68)。一般情況選用一體型,它將流量計的傳感部分和轉換部分(表頭)裝于一體,便于安裝使用;當管道敷設的位置較高不便觀察或安裝在環境差的場合,可采用分離型,分離長度一般不超過30m;當傳感器需要安裝在井下、水下的被測現場管道上時,需要選用潛水分離型。當前熱式氣體質量流量計大部分用于測量氣體,只有少量用于測量微小液體流量。熱式質量流量計具有性能可靠、無可動部件、安裝方便,壓損小、量程比寬(可達1000:1)、靈敏度高等特點2,特別適用于大管徑、低流速,非圓截面管道、現場空間狹窄處測量等特殊工況,在環境保護和過程工業的應用發展迅速,例如:污水處理過程中發生的氣體,燃料電池工廠各種氣體的流量測量及煤粉燃燒過程粉/氣配比控制等?! ∨c常用的孔板流量計、渦街流量計和差壓式均速管、文丘里流量計相比較,熱式氣體質量流量計有如下特點:(1)直接測量流體的質量流量或標準狀態下的體積流量,不需要進行溫度壓力補償;.(2)一次元件結構簡單,采用不銹鋼或特種合金外殼覆蓋,不怕臟污或腐蝕,不存在堵塞問題,且表面臟污極易清除。帶不斷流裝拆裝置,可實現不停氣裝拆,清洗維修,簡便易行;(3)量程比特大,可達1000:1,可測流速范圍0.1m/s~60m/s,完全覆蓋-般工業廢氣及煤氣廠輸出總管中的流速范圍。因而只需在總管上裝一臺插入式熱式氣體質量流量計,就可滿足計量要求。大大地節省了投資,簡化了系統結構,方便了管理,提高了系統工作的可靠性;(4)儀表精確度高(士1.5%FS),性能穩定(重復性士0.25%FS),幾無壓力損失,對管道振動不敏感。此外,熱式氣體質量流量計靈敏度高,尤其適合于大管徑、低流速的流量測量。且在大管徑中使用,其性能價格比更顯優勢;防爆、防護、抗腐蝕設計,又使它能適應惡劣工況,危險場合?! 崾綒怏w質量流量計作為一種插入式流量計,由.上述插入式流量計的測量公式可見該流量計同樣方便適用于方形管道的氣體流量測量。環保管道一般用圓形,而空調的管道很多地方為方形??装宓群芏鄡x表沒有測量方形管道的數據,若使用插入式熱式氣體質量流量計,不論圓形或是方形管道均可通過計算獲得,這也解決了低壓方形通風管道的流量測量問題。1.對孔板流量計進行正確選型 選擇孔板流量計,首先要考慮量程問題。有些是冬季用汽量相對大,而夏季用汽量相對較小,用汽量相差過于懸殊,那么孔板流量計在保證測量準確度的前提下,孔板流量計的流量范圍就難以適應。因此,要明確最小流量(不是零)及最大流量,在此基礎上選擇符合相關運行參數的計量儀表。2.對孔板進行正確安裝對于任何計量儀表都必須安裝正確,否則就無法正常工作。正確安裝孔板流量計,必須做到五點。①在所要安裝計量儀表的前后必須留有足夠長的直管段。②孔板流量計不能安裝在整套管路最低處。③必須高度重視冷凝器的安裝:兩個冷凝器必須處于同一水平上,冷凝器的作用是使導壓管中被測蒸汽冷凝;并使正、負導壓管中的冷凝液面有相等高度;還必須保持長期穩定;還要充分考慮維護、拆換、吹掃便利。④導壓管長度最好在16m以內,內徑最好選用中10mm~016mm有防堵塞為好。導壓管全程保溫并確保正、負管處于同等溫度以免密度變化引起誤差。⑤裝測溫元件地方最好在節流件下游側10D以外處,在管道或正壓管上取壓時,如壓力變送器裝在節流裝置下方,必須對壓力變送器的管路液柱值進行修正,以提高計量準確度。在電磁流量計等節點設備和PC機通信的過程中,由地址幀、命令幀、數據幀、校驗和可組成各種功能不同的報文.由于采用主從工作方式來實現通信,電磁流量計等節點設備僅能接收并執行PC機發送來的控制命令,而不能發送命令給PC機.因此,由PC機發往流量計等節點設備的報文一般包括一個地址幀,一個命令幀,若干個數據幀和一個校驗和,其報文格式如圖4.5a所示:而由流量計等節點設備發往PC機的報文一般包括一個地址幀,若干個數據幀和一個校驗和,其報文格式如圖4.5b所示. 由于RS-485電氣標準規定每段只能聯結32個節點設備,因此可用地址幀中的5位表示這32個地址,其余3位用來表示命令,從而構成地址命令幀.對于控制命令需求不超過八個的通信系統,采用地址命令幀可壓縮報文長度提高通信效率.電磁流量計和PC機通信的主要目的是將流量計采集到的數據讀到PC機中.這些數據包括:總累積流量、正向累積流量、反向累積流量、瞬時流量.通信時,PC機只需向電磁流量計發送讀總累積流量、讀正向累積流量、讀反向累積流量、讀瞬時流量命令即可,因此二者間通信所用的地址幀和命令幀可合二為一,用一個地址命令幀代替.PC機和電磁流量計間的地址命令幀定義如圖4.6所示.二者通信所使用的報文可簡化為圖4.7的格式.德國VSEAR800流量計經銷熱式氣體質量流量計是流量計發展歷史的一次重大變革,使流量測量直接轉變為質量流量的測量.根據測量時熱式質量流量計所使用的流量測量元件的加工工藝的不同,常用的傳感器探頭可以分為:熱線熱式流量傳感器、熱敏電阻式傳感器、半導體集成電路式傳感器等. 熱式流量傳感器探頭對流體運動形態的影響較小,測量范圍大,響應性能也很好,但是,這種類型的傳感器探頭對機械強度要求較高、在傳感器材料選擇上受到較大的限制;同時,加熱溫度僅能達到400~500℃.此外,由于流體中的微小顆粒容易粘附到熱線上,抗污染腐蝕能力較差,易損壞使熱線的特性發生不穩定性變化,熱線一致性差,難以進行批量生產. 半導體式傳感器探頭是以單晶硅為基體,使用硅微機械加工而成的微橋結構.半導體式傳感器探頭多用于0~25mL/min 的小流量氣體的測量,在本課題中所需要測量的流量范圍較大,不能滿足使用要求.圖2-2是典型的半導體式傳感器探頭結構. 熱電阻式傳感器主要有兩個探頭:一個流量探頭(Rp),一個溫度探頭(Rtc).目前,市場上所使用的大部分熱式氣體質量流量計傳感器探頭主要是基準鉑電阻.工作的時候,兩個探頭以一定的機械結構固定于管道中,可以通過熱源探頭上電壓信號量或者加熱功率的改變來衡量流量的變化.工作中要求兩個傳感器探頭對流量的響應盡可能的快,且要保證散熱同步,傳感器探頭的靈敏度最高,這為傳感器探頭的設計增添了一定的難度. 如圖2-3鉑電阻的典型結構所示,鉑電阻在在管道內與流體進行熱交換的過程中,鉑電阻的表面和內部鉑絲之間存在熱阻,阻礙熱量的交換.因此,必須從鉑電阻元件的選擇和傳感器結構設計兩方面進行設計,盡量減小鉑電阻內部和表面的熱阻.如果熱阻較大,熱敏電阻表面和內部就會存在很高的溫度差高,出現流量探頭和溫度探頭已經達到恒定溫差的假象,會嚴重影響控制電路正常工作,使測量的結果與管道流量的實際狀況出現較大偏差,所以減小探頭的熱阻是設計熱電阻式傳感器的關鍵. 管道式大口徑流量計的在線校準方法,一般為標準表比對法、利用蓄水池作為測量容器的液位落差法和檢測電氣參數法,比如CJ/T364-2011《管道式電磁流量計在線校準要求》中,規定了標準表比對法和電氣參數檢測法。在不得已情況下采用驗證方法,如經常采用的物料平衡法、熱量平衡法、設備能力法、流量增量驗證法等。近年來發展起來的非實流法校準液體超聲流量計的現場校準方法,主要是通過測量聲速來實現液體超聲流量計現場校準,適用特大口徑的流量計,如國家頒布實施的JJF1358--2012《非實流法校準DN1000~DN15000液體超聲流量計校準規范》。 本文在線校準試驗采用1.0級夾裝式時差法.超聲流量計作為標準表,被測流量計是管道大口徑電磁流量計,校準測量時間為20~30min。在線校準方法參照JJG1033--2007《電磁流量計檢定規程》和CJ/T364-2011《管道式電磁流量計在線校準要求》。2012年、2013年的部分試驗結果如表2所示,其余約60臺電磁流量計的試驗結果以計量誤差分布圖給出,如圖1所示。 從表2和圖1中可以看出,其計量誤差大部分在±5%左右,但有的誤差甚至超過±10%,最大的計量誤差接近±20%。究其原因,除流量計選型有誤(實際管道流速在電磁流量計規定流速的下限附近或以下),安裝不規范.(如閥門件擾流等),直管段不足和存在非滿管流等缺陷需要進行改造外,還有現場在線校準.時諸多因素的影響。1)電磁流量計:電磁流量計工作原理基于電磁感應定律。當具有一定導電率的液體在磁場中移動時,產生電動勢。國內外使用這類流量計較多,它具有準確度高量程較大、無水頭損失、直管段要求短等優點。但造價隨著管徑增大而成倍增加。2)插入式渦輪流量計:插入式渦輪流量計是將旋轉葉輪的渦輪頭與不銹鋼桿連接插入管中的裝置。當流體流動沖擊渦輪葉片轉動時,用測量渦輪的轉速來反映流體流量。它只能測知管內某點的流速靠儀表系數來推算平均流速。分切向式渦輪頭和軸向式渦輪頭兩種,安裝或維護時可以不斷水;造價相對較低。3)超聲波流量計:超聲波流量計近年來在國內外給水行業大口徑水管上用得較多。它具有準確度高量程大、無水頭損失、安裝方便等優點:其造價不因管徑增大而增加,適用于較大管徑場合。此類儀表從原理到結構都很復雜,故障排除較困難。4)渦街流量計:渦街流量計是利用管內水流遇障礙物(擋體)產生震蕩運動的規律制成的震蕩現象稱卡門渦街。由于沒有可動部件和感壓孔,所以不宜受水中雜質影響,也不宜磨損或發生障礙,但管中流速不宜太低。5)均速管、文丘利流量計:均速管是一種多孔采集斷面流速即能測知平均流速的裝置其優點是便于安裝水頭損失小造價較低;缺點是流速低時,壓差較小,準確度低。文丘利流量計是-種比較可靠穩定性好的流量計,但造價較高。德國VSEAR800流量計經銷 由于孔板流量計有多個測量單元,影響其測量準確度的因素很多(如孔板的加工誤差,安裝誤差、計量軟件的計算誤差等)。此外,在現有工況條件下,由于介質中的雜質對孔板有一定的沖擊腐蝕作用,易造成差壓變送器產生零點漂移,特別是當天然氣處理效果不理想時,對計量的影響更大。因此,節流裝置和差壓變送器的使用維護是一個重點。應在下面的實際運行中加以注意:(1)當天然氣處理效果不理想時,在孔板上游端面會沉積臟物。不僅會降低孔板的使用壽命,還會造成較大的計量偏差。(2)變送器導壓管的作用是將孔板前后的壓力信號引入差壓,測量出差壓值參.與流量計算,上下游導壓管帶液會使差壓偏小(大),造成流量偏小(大)。在冬季,導壓管凍堵現象較常見,如果流量值出現大的起伏,很可能是導壓管帶液或凍堵了。(3)孔板膠圈變形。由于孔板膠圈在清油的浸泡下容易變形(這種情況在夏季尤為突出),因此在.天然氣處理裝置停運的情況下,要注意檢查膠圈變形的情況,-旦孔,板松動應立即更換,不然不僅會因膠圈泄漏造成較大的計量誤差,還會出現孔板脫落難以取出.必須停產維修的局面。(4)當天然氣處理不干凈時,其中的粉塵、水化物等對孔板有很強的沖刷腐蝕作用,會在孔板表面形成麻點,使直角邊變鈍,因此,孔板應經常檢查更換,否則準確度會降低。(5)差壓變送器零點漂移除了與儀表本身的穩定性有關外,,導壓.管帶液也會造成很大的影響。由于孔板流量計的流量和差壓值成開方關系,差壓變送器的零點出現正負漂移會直接造成積算流量偏大或偏小。(6)流量計算機中一些關鍵參數輸入不正確或更新不及時。比.如,孔板開孔直徑是以平方的形式出現的,由于孔板開孔直徑會隨季節和運行時間發生變化,一-定要定期測量孔板的開孔直徑,并在流量計算機中及時更新。 天然氣組分變化不僅影響相對密度,還影響超壓縮系數。對于沒有在線色譜儀的計量系統,,在組分變化不大的情況下流量計算機中一般每周輸入-周天然氣組分的平均值,但在天然氣組分變化很大的情況下,每天都要對天然氣組分進行化驗.更新。2提高天然氣計量準確度的應對措施(1)定期清洗檢查孔板。比如孔板流量計光潔度直角邊銳利度、膠圈變形情況、孔板開孔直徑等。在正常的生產情況下。每月清洗檢查-次,在出現不正常的情況下,視情況加密檢查次數。(2)對流量計前過濾器每兩小時排污一次,每月清洗過濾器芯--次。(3)正確輸入計量參數并及時更新.按時校驗變送器零點。另外,在氣量波動較大的情況下,及時調節差壓變送器量程,使測量值盡量在量程的1/3-2/3之間,以保證測量準確度。在測量值超出變送器最大、最小量程范圍時,要考慮更換合適孔徑的孔板。
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