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文丘里管流量计
更新时间:2017-4-22 14:06:17 浏览次数:351

1.引    言

    差压式流量计,作为传统的计量办法已有近百年的翻开前史,今天它仍然是运用最多的工业在线流量丈量外表。

    差压式流量计所运用的节省件,首要是规范孔板喷嘴文丘里管[1]。鉴于这些节省件的技能功用存在着各种缺陷,为习气实习工业计量的需求,咱们先后发理解几种以孔板喷嘴为根底的改型节省件,如环形孔板、锥形进口孔板、四分之一圆孔板喷嘴)、耐磨孔板[2]、楔形流量计以及V-Cone锥形流量计等。这些改型节省件在某一特定丈量条件下能够赔偿规范节省件在技能功用方面的某些短少,但运用局限性都很大,丈量精度也偏低,美国V-Cone流量计是一种功用相对较好的改型节省件,但因“锐缘磨蚀”而致使的流出系数不安稳疑问仍未完全处理。

    内文丘里管,是对传统文丘里管作了改型的异型文丘里管,它集环形孔板、耐磨孔板文丘里管的利益于一体,其技能功用优于孔板喷嘴和经典文丘里管,也优于现有其它各种改型节省件。内文丘里管流量计,是具有一起功用的新一代差压式流量丈量外表,在工业计量试用中已取得超卓的运用作用。

2    构造与丈量原理

2.1  内文丘里管由圆形丈量管1和置于丈量管内的特型芯体2所构成(参见图1和图2)。特型芯体是一个与丈量管同轴的旋转体,其母线是一幻想管壁为无限薄的经典截尾文丘里管的管壁轴向截面,即旋转体的径向外外表由前段圆锥面6、中段圆柱面7、尾段圆锥面8三有些构成。特型芯体靠其支承轴9、10和与丈量管同轴的支承环3、4定位,用制动件压紧固定(小管径商品,无前支承轴,只用后轴由后支承环定位固定)。支承环是由具有同轴的内环、外环和将内外环连成一体的3-4个支承肋构成。在丈量管管壁的特定方位上设有取压接头5(或远传法兰取压接口),丈量管两端是用于和现场技能管道相连接的规范法兰。

2.2  就根柢丈量原理而言,内文丘里管与经典文丘里管等传统差压式流量外表的丈量原理完全一样,都是以能量守安稳律——伯极力方程和活动连续性方程为根底的流量丈量办法,其根柢的直接丈量量仍是节省件前后的差压。如上特型芯体外外表与丈量管内外表之间构成一异径环形腔体(环形空位),环形腔体沿轴向的过流面改动规则和经典文丘里管类似,这就使得流体流经内文丘里管时的流束改动及其节省进程同流体流经经典文丘里管时的流束改动及其节省进程根柢一样。

3  计量功用

3.1  内文丘里管的计量功用以及规范孔板喷嘴、经典文丘里管的对比,见表1节省件功用一览表。

3.2 内文丘里管的技能特征

    同孔板等规范节省件及各种改型节省件对比,内文丘里管的技能特征会团表现在以下几方面:

 

①丈量安稳性好。在丈量进程中,流出系数能长时间坚持安稳,这是全部其它节省件所不具备的一起利益。

②对被测介质习气才调强。能够丈量各种液体、气体和蒸汽,包括洁净流体和富含固体颗粒的流体、低压大流量气体、高含湿气体以及其它各种脏污流体。

③丈量计划度(量程比)宽。量程比大于10:1,甚至量程比为15:1、25:1时,在工业丈量常用的雷诺数计划内,流出系数线性度仍可低于0.4%(无需二次表软件批改),请参见图3NV2118内文丘里管流量计有些商品实测流出系数散布图。

④适用雷诺数计划宽。适用雷诺数下限低于规范节省件,分外是大大低于规范经典文丘里管

⑤对设备直管段央求短。直管段长度央求比经典文丘里管的央求还要短,关于一样办法的上游阻流件,最短直管段长度央求只需孔板的1/8左右,因此能有用避免或减小丈量系统的附加丈量不判定度。

⑥压力扔掉小,约为孔板的1/3~1/5。

4  功用机理分析

4.1   节省件喉部锐缘磨蚀和节省件积污以及量程比太窄,是构成孔板等节省设备在运用进程中流出系数不能坚持安稳的根柢要素。内文丘里管节省部位无锐缘,也不存在积污条件,量程比又很宽,因此在运用进程中流出系数能长时间坚持安稳。

4.2   内文丘里管内置芯体与丈量管的组合,在进口前锥面与丈量管内圆之间构成一圆锥缩短段,该圆锥缩短段具有与经典文丘里管类似但更强于经典文丘里管进口圆锥缩短段所具有的活动调整(或称整流、混流)作用。圆锥缩短段活动调整作用的机理是:流体在文丘里管腔内向前活动的进程中,跟着过流截面的逐步减小,不光流速逐步增大、压力逐步下降,并且使挨近管壁活动具有速度较低的流体同挨近管轴活动具有速度较高的流体构成“混流”,这么就使原有的较大速度散布梯度愈来愈小,并使得流体在流入腔内之前因流过上游管道阻流件后而发作的偏流、旋转流等非对称的速度散布在此得以“纠正”,从而在节省件喉部得到差压式外表所需求的均匀速度散布。上述的活动调整作用,内文丘里管与经典文丘里管类似,但其调整力度(均流作用),内文丘里管来得更大,作用非常好。这是由于,流体流经经典文丘里管,缩短时构成流体自管壁向管轴推压,而流体流经内文丘里管,在缩短段构成自管轴向邻近管壁推压,强逼分流。因此,无论是对速度散布梯度的拉平作用仍是对非轴对称流的“纠正”作用,内文丘里管都要强于经典文丘里管。恰是这种有用的活动调整功用,才使得内文丘里管的流出系数对活动雷诺数Re和节省直径比β的改动远不像孔板喷嘴等传统节省件那么活络,因此内文丘里管的流出系数能在很宽的雷诺数计划(量程比)内坚持超卓的线性度。

    上述圆锥缩短段的活动调整作用,也是内文丘里管设备直管段长度央求能够大大低于孔板的一个首要要素。

4.3   内文丘里管内置芯体外外表与丈量管内外表之间构成一环形过流缝隙,节省部位的这一几许特征,恰与环形孔板类似。英国NEL的研讨试验标明,环形孔板在丈量进程中,不光流体中的固体颗粒和气体中的液滴不会在节省部位构成堆集,并且环形孔板与管道之间构成的环形过流空位对来自上游的活动干扰具有极

 

                                   图3

强的抗干扰才调。NEL供应的试验数据标明,在严峻的旋转流作用下,规范孔板流出系数改动达25%时,环形孔板流出系数的改动尚小于1%[4]。能够说,内文丘里管之所以对上游设备直管段央求低,首要是由于环形过流缝隙具有极好的活动调整功用。

4.4   内文丘里管节省件喉部无锐缘存在,芯体的圆柱面与其前锥面、后锥面之间的夹角均为大于120º的钝角。如此构造办法,恰与前苏联专家提出的对规范孔板进口直角锐缘进行倒角的耐磨孔板“锐缘钝化处理”技能类似。耐磨孔板流出系数安稳的技能特征已为流量丈量业内人士所公认。实习上在流出系数安稳这一点上,内文丘里管比耐磨孔板非常好,这是由于耐磨孔板只处理了“锐缘磨蚀”疑问,而构成流出系数改动的另一首要要素,即孔板“积污”疑问仍然存在。只需内文丘里管的构造办法才一起处理了孔板的“锐缘磨蚀”和节省件“积污”疑问。

4.5   内文丘里管的构造办法,使其流体节省进程与经典文丘里管类似,流体在流过节省部位时,没有俄然的缩短与懈怠,尽管能够构成丈量全部必要的压降(差压)但并不存在孔板节省所发作的那种简略构成能量扔掉的涡流,因此永久性压力扔掉小。

4.6   内文丘里管抗介质污染力强,取压口不易阻塞,是靠商品在构造上选用了有两项防堵办法:一是在取压口设置阻流件,使取压口处有些构成相对高压区,削减流体中粥样团粒和固体颗粒物质在取压口处的堆集;二是对分外简略构成取压口阻塞的介质,选用远传法兰取压的构造办法。

4.7  内文丘里管的制作要比经典文丘里管简略,丈量管和芯体几许规范及芯体与丈量管之间的方位公差,都能严格控制,即使是较大管径也无多大困难。构造上技能性好,易于精密制作,是内文丘里管结束高丈量精度的首要确保,也是能够选用不一样资料制作、能习气各种丈量条件的首要要素。

5    可胀大系数的判定办法

文丘里管作为差压式流量计,同规范孔板喷嘴文丘里管一样,在用其丈量可压缩性流体时,在流量核算公式中,有必要引进一个小于1的可胀大系数ε。GB/T2624规范规则可胀大性系数ε选用核算值,并给出了两个ε核算公式。一个是用于规范喷嘴、文丘里喷嘴和经典文丘里管的理论核算公式;一个是用于孔板的阅历核算公式。

由可胀大性系数的物理意义可知,节省件的类型(构造办法)挑选其对上述两个核算公式的适用性。根据《流量丈量工程手册》[3],凡节省件廓形呈曲面、流转截面是逐步减小(不是俄然缩短)的,流体流过这种节省件时的实习最小流束截面与节省件廓形构成的最小流转截面近乎一样,这类节省件的ε值的核算办法都适用于理论核算公式。显着内文丘里管归于逐步缩短型节省件,因此ε值的核算办法也适用理论核算公式。内文丘里管ε值适用理论核算公式的精确推论,已由我国计量科学研讨院、国家原油大流量计量站成都天然气流量分站对同一台NV内文丘里管分别用水实测流出系数C值和用天然气实测流出系数与可胀大性系数的乘积εC值的试验作用所验证:DN50mm,β=0.55, △P/P1=0.04时,流出系数C=0.8177,εC=0.7967,试验换算ε=0.9743,理论核算ε=0.9746,ε的理论核算值与试验换算值相符。

6 运用与翻开远景

    内文丘里管的优秀技能功用,对处理现在公认的所谓“大流量、低压力、高含湿气体的计量”难题和煤气、非洁净天然气等脏污流体的计量难题,将会表现首要作用;关于那些现在不得不仍在运用着孔板等传统差压式外表但又非常需求跋涉丈量精度、改进计量作用的计量场合,内文丘里管将成其志趣的换代商品;

    内文丘里管配之以精密型差压变送器和智能型二次外表,能结束长时间安稳、精确地在线计量,能够有些地替代振动式质量流量计、气体超声流量计等高价位流量外表。此外,内文丘里管关于现场不具备长的直管段设备条件,分外的高温、高压、强腐蚀性和脏污介质以及非单相流的丈量等计量场合也都具有一起的计量优势。

文丘里管商品自开发以来,已成功地试用于计量高含湿天然气,低压脏污沼气,焦炉煤气,瓦斯气,水蒸气、热水,高温热媒油等,实习运用计划正在活络拓宽。

    现在内文丘里管的精确流出系数还有必要实流标定,这给运用带来必定的不方便。内文丘里管完全能够选用干标办法,这在技能上并不存在疑问,仅仅需求树立相应的职业或国家技能规范。信赖跟着内文丘里管流量计的广泛运用,在不久的将来,选用干标的办法,必定会成为实习。

 

 

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