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一、儀表概述:
平衡流量計對傳統(tǒng)節(jié)流裝置進行了極大地改進,且該流量計具有平衡整流等顯著特征,傳統(tǒng)節(jié)流裝置只有一個流通孔徑,節(jié)流后使流體失去了理想狀態(tài);而平衡流量傳感器有多個函數(shù)孔徑,能zui大限度地把流場平衡整流成理想流體,從而將差壓式流量計的優(yōu)勢發(fā)揮的。沒有活動的部件,安裝和使用非常方便簡單,可省去大直管段,大大減少流體運行所需的能量消耗,是一種具有廣闊應用前景的節(jié)能儀表。
二、測量原理:
平衡流量計是一種革命性的差壓式流量儀器儀表,綜合其工作原理與其他差壓式流量計一樣,都是基于密封管道中的能量轉換原理:在理想流體的情況下管道中的流量與差壓的平方根成正比;用測出差壓值根據(jù)方程即可計算出管道中流量,平衡流量傳感器是一個多孔的圓盤節(jié)流整流器,安裝在管道的截面上,每個孔的尺寸和分布是基于特殊的公式和測試數(shù)據(jù)而定制的,稱為函數(shù)孔。當流體穿過圓盤的函數(shù)孔時,流體將被平衡整流,渦流被zui小化,形成近似理想流體,通過取壓裝置,可獲得穩(wěn)定的差壓信號,根據(jù)流體力學中的質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律可計算出流體的體積流量和質(zhì)量流量,如下:
qv=K(△P/ρ)1/2或 qm=K(△P·ρ)1/2
式中:qV—體積流量(m3/h);
qm—質(zhì)量流量(kg/h);
△ P—輸出差壓(kpa);
K—流量標定系數(shù);
ρ—流體密度(kg/m3)。
三、適用場合:
平衡流量計幾乎適用于所有流體的測量工作,是流體測量技術的一場技術革命,目前平衡流量計已經(jīng)廣泛應用于化工、石油、冶金、電力、天然氣、水處理等一系列的行業(yè)中。
四、性能特點:
測量精度高:
1、由于平衡流量傳感器具有多孔結構的特點,能對流場進行平衡,降低渦流、振動和信號噪聲,流場穩(wěn)定性大大的提高,表體采用特制的精密2、管道和取壓裝置,使度比傳統(tǒng)節(jié)流裝置提升了5-10倍。
3、經(jīng)過實流標定,傳感器度可達±0.3%、±0.5%,適用于貿(mào)易計量場合。
4、幾何尺寸檢驗,傳感器度可達±0.5%、±1.0%,適用于過程控制場合。
5、平衡流量計加工重復性*,與傳統(tǒng)節(jié)流裝置一樣,在實流標定數(shù)據(jù)基礎上,可以實現(xiàn)幾何尺寸檢定。
直管段要求低:
1、平衡流量計能將流場平衡,調(diào)整穩(wěn)定,且壓力恢復比傳統(tǒng)節(jié)流裝置快兩倍,大大縮短了對直管段的要求。
2、大多數(shù)情況下直管段可以小至0.5D~2D,尤其對于特殊或昂貴的管道,采用平衡流量計可以省去大量的直管段。
*壓力損失低:
平衡流量計的對稱平衡設計,減少了渦流的形成和紊流摩擦,降低了動能的損失,在同樣的工況下,與傳統(tǒng)節(jié)流裝置比較,壓力損失較少了70%,接近文丘里管,從而節(jié)省了相當大的運行成本,值得大量推廣。
量程比寬:
1、與傳統(tǒng)節(jié)流裝置相比,平衡流量計極大提高了測量量程比.研究結果顯示,雷諾數(shù)大于50000時,選擇合適的孔徑參數(shù),平衡流量計無上限,根據(jù)工業(yè)測量實際應用的需要。
2、常規(guī)測量量程比為10:1,選擇合適的參數(shù)可以做道30:1或更高。
重復性和長期的穩(wěn)定性好:
1、平衡流量傳感器能將流場平衡穩(wěn)定,使重復性大大提高,可達到±0.1%。
2、多個流通孔分散受力,無銳角磨損,其β值長期保持不變,長期穩(wěn)定性非常好;
3、整個儀表無可動部件,使用壽命比傳統(tǒng)節(jié)流裝置延長了5-10倍。
耐臟污不宜堵:
1、多孔對稱的平衡設計,減少了紊流剪切力和渦流的形成,從而大大降低了死區(qū)的形成,保證臟污介質(zhì)順利通過多個孔,減少了流體孔被堵塞的機會。
測量范圍寬:
1、根據(jù)實驗結果,我們知道:平衡流量計的性能,使其流速可以從zui小到音速,其zui小雷諾數(shù)可低于200,zui大雷諾數(shù)大于107;
2、β值可選0.25~0.9。
適用范圍:
1、工作溫度,壓力取決于管道和法蘭的材質(zhì)和等級,工作溫度zui高可達到850℃,42MPa。
2、適合極低溫流體LNG,液空氣,液氮,液氧,液氬,液化乙烯,液氫等,能有效防止氣化,理想測量效果。
3、可以測量汽液兩相、漿料、甚至固體顆粒測量,還可以測量雙向流。
4、左右*對稱,因此可以十分方便地測量雙向流。
五、技術指標:
1、管徑范圍:DN15~DN3000;
2、精度:±0.3%、±0.5%、±1%;
3、直管段要求:0.5D~2D;
4、*壓損:孔板的1/3~1/4;
5、量程比:10:1,合適的工況數(shù)據(jù)可以做到更寬;
6、重復性:0.1%;
7、Re范圍:200~107;
8、β范圍:0.25~0.9;
9、溫度范圍:金屬管道能承受的溫度,zui高可達850℃;
10、壓力范圍:金屬管道能承受的壓力,zui高可達42MPa;
11、耐臟污:特殊的設計和計算;
12、可以測量雙向流。
六、安裝示意圖如下:
七、平衡閥與三閥組的安裝要求:
平衡閥或三閥組的作用
1、調(diào)整差壓變送器的零點;
2、防止差壓變送器的正負、壓室過壓請按下圖所示方法與引壓管路連接。
八、壓變送器的安裝要求:
1、將平衡流量計正壓則引壓管導入三閥組接至差壓變送器的正壓室,將平衡流量計負壓側引壓管導入三閥組接至差壓變送器的負壓室;
2、差壓變送器在工藝管道上的安裝位置與被測介質(zhì)有關,為了獲得較好的安裝效果,應注意考慮下面情況:
A、 防止變送器與腐蝕性或過熱的被測介質(zhì)直接接觸;
B 、防止渣滓在引壓管內(nèi)沉積,堵塞;
C 、正負壓兩側引壓管的長度應盡量相同;
D 、正負壓兩側引壓管內(nèi)的液柱壓頭應保持平衡;
E 、引壓管安裝在溫度梯度和溫度波動zui小的地方。
3、測量液體流量時,差壓變送器應安裝在被測管道的旁邊或下面,以便氣泡排入管道中。
4、測量氣體流量時,差壓變送器應安裝在被測管道的旁邊或上面,以便積聚的液體容易流入管道中。
5、測量蒸汽流量時,差壓變送器應安裝在被測管道的下面,以便冷凝水能充滿在引壓管中。應特別注意,測量蒸汽或其它高溫介質(zhì)時,要防止差壓變送器接觸介質(zhì)的溫度超過變送器使用的極限溫度。
九、溫度、壓力變送器的安裝要求:
1、測量過熱蒸汽介質(zhì)時,必須要加溫度一體化變送器和壓力變送器,進行動態(tài)補償。測量飽和蒸汽介質(zhì)時,必須要加壓力變送器,進行動態(tài)補償。
2、 測量天然氣、煤氣介質(zhì)時,必須要加壓力變送器進行動態(tài)補償,而且要用加安全柵及防爆裝置的變送器。
3、 測量熱水介質(zhì),需要有熱量顯示時,必須要加溫度一體化變送器,否則可省去溫度一體化變送器。
4、 溫度一體化變送器安裝在被測管道上,必須再平衡流量計前5D 只管段或或后2D 直管段以外溫度探頭頂端應插入超過管徑二分之一,以保證測量精度。
5、 差壓變送器的壓力取壓點,必須在平衡流量計前5D 直管觀段或后2D 直管段以外,其間安裝開關閥。對于溫度一體化變送器和壓力變送器的安裝,原則上只要符合常規(guī)的安裝規(guī)范就可以滿足本系統(tǒng)的要求,其具體的安裝要求可分別參見各自的安裝說明書。
十、調(diào)試及運行:
按安裝原則和程序安裝完成后,在系統(tǒng)調(diào)試之前要檢查所有設備、管道、閥門、接頭、導線、接線端子、信號插頭等是否齊全、正確、牢靠,管道和設備有無堵塞、泄露現(xiàn)象,導線和信號接插點有無接錯、短路、斷線、接觸不良等問題,經(jīng)檢查確認無誤后方可進行系統(tǒng)調(diào)試,其調(diào)試步驟如下:
1、引壓管排污:
a、將平衡流量計兩側取壓閥打開(注意:必須講閥全部打開);
b、將三閥組兩側的正負壓閥關閉、中間的平衡閥打開;
c、將引壓管兩側正負壓派無閥打開,進行排污。清潔引壓管。
2、引壓管冷凝:
a、關閉排污閥,讓介質(zhì)在引壓管中自然冷凝,直到整個管道內(nèi)全部充滿冷凝水為止(大概需要4個小時)。
b、當引壓管中已有足夠的冷凝水時,可將三閥組兩側的正負壓閥打開(此時中間的平衡閥仍處于開啟狀態(tài)),讓冷凝水分別進入差壓變送器正負壓室中。由于冷凝水的積沉需要一定的時間,因此開始差壓變送器的顯示值不會準確,等冷凝水*充滿整個測量系統(tǒng)(包括取壓體、引壓管和差壓變送器的正負壓室)后,差壓變送器的指示機會趨于正常(大概需要2個小時)。
c、差壓變送器的排氣:
為保證差壓變送器正負壓腔中的殘余空氣排除干凈,將變送器正負壓室上的排氣氣。
4、差壓變送器調(diào)零:
a、關閉差壓變送器正負壓室上排氣閥。
b、將三閥組兩側的正負壓閥關閉(此時中間的平衡閥仍處于開啟狀態(tài))。
注:差壓變送器調(diào)零注意事項:
a、零位調(diào)整螺釘和量程調(diào)整螺釘切勿搞混、搞錯。安裝現(xiàn)場切勿
進行差壓變送器的量程調(diào)整;
b、變送器調(diào)零時正負壓室及兩側引壓管溫度必須相同,如果兩側
有溫差則調(diào)整的零點會隨時間產(chǎn)生漂移;
c、若在現(xiàn)場用變送器進行正、負遷移補償,則應在偷運狀態(tài)下做零位調(diào)整。若遷移量過大,則不能再差壓變送器上進行遷移補償。
十一、平衡流量傳感器與工藝管道的安裝連接方式:
1、與工藝管道安裝連接方式分下面四種:(1)法蘭連接;(2)直焊式;(3)對夾式;(4)方管式。
2、取壓口在管道上的安裝方向分測氣體、蒸汽、液體等三種方式,如下
(1)測氣體流量取壓口方向
(2)測蒸汽流量取壓口方向
(3)測液體流量取壓口方向
(4)安裝步驟
a、選擇好安裝直管道,傳感器與工藝管道的連接可以是法蘭、對夾、直焊、方管,具體連接根據(jù)訂購產(chǎn)品而定;
b、在安裝之前,將上游管道吹洗干凈,防止焊渣管銹等進入儀表;
c、分體式引壓管尺寸可選用¢14X4.5-¢18X4.5的無縫鋼管(高壓時要用厚壁管)。
十二、使用注意事項:
1.新表或停用一段時間后重新啟用的平衡流量計,投用前應檢查引壓管路有無堵塞或泄漏,對液體介質(zhì)應在引壓管路內(nèi)充滿清潔的水或其他導壓液體,注意排放管路內(nèi)混進的氣體,對氣體介質(zhì)應注意排放管路內(nèi)積液。
2.投運前打開“三閥組”中的平衡閥,關嚴正負取壓管路上的閥門,檢查、校正差壓變送器的零點,一定注意“零點”是在正負壓力腔*等壓(即差壓等于0)時,核查調(diào)整差壓變送器。
3.在流體流動狀態(tài)下即使全開“平衡閥”,只要不關嚴正負取壓管路上的取壓閥門,也不能核查零點。因為平衡閥本身有阻力,不能*平衡正負壓力腔的壓力,即達不到“零差壓”狀態(tài)。
4.測量臟污流體流量時,一定要配置沉降器或隔離器。注意導壓流體的進口、出口及排污口的位置如何合理選擇,以達到排污目的。
5.測量腐蝕性流體流量時,一定要選用合適的隔離器,根據(jù)介質(zhì)比重選用合適的隔離液,并注意合理選擇隔離液與被測流體的入口。
6.平衡流量計的設計參數(shù)是否與實際參數(shù)相符,直接關系到測量精度。平衡流量計投入使用時,測得的參數(shù)如果處于設計參數(shù)的范圍內(nèi),測量精度一般不會超過設計計算精度;但是如果測得的參數(shù)遠離設計參數(shù)范圍(假定平衡流量計及差壓變送器選型、制造、安裝均符合要求)則有可能是提供的設計參數(shù)有誤,應更改設計參 數(shù),重新設計計算平衡流量計。
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