一、概述
差压式流量计(节流式、变压降式)是一类历史悠久、应用最广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位(约70%)。近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是最重要的一类流量计。 2 在充满流体的管道内,安装一个节流件(如孔板、喷嘴等),当流体流过时,由于管道面积突然减小,流束成局部收缩,部分位能转化为动能,收缩截面处流体的平均流速增加该处的静压就降低,节流件的上游侧和下游测(或喉部)之间产生一个静压差,根据连续性方程和伯努利方程,就可以进行流量测量。差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。但必须满足流体条件。如下: 1、根据GB/T2624 50mm≤D≤1000mm, 0.1≤β≤0.75(推荐0.4≤β≤0.65) 2、流体必须充满管道,并连续流动。 3、不应发生物态变化(单相流) 4、流体流束必须与管道轴平行,不得有旋转流或偏心流。
二、分类
差压式流量计品种较多,目前市场上经常使用的差压式流量计有:孔板流量计、楔式流量计、V锥流量计、阿牛巴流量计、威力巴流量计、托巴管流量计、弯管流量计、明渠流量计等。 标准节流元件包括标准孔板、标准喷嘴和文丘里管三类。非标准节流元件用途节流件名称低雷诺数节流装置 1/4圆孔板、锥形入口孔板、双重孔板测量脏污流体装置圆缺孔板、偏心孔板、楔形孔板低压损装置通用文丘里管、弯管、环形管、均速管小管径装置一体化小孔板、内藏孔板、国标小孔板宽范围度装置线性孔板临界流装置临界流文丘里喷嘴
三、孔板优缺点
标准孔板是一块具有圆形开孔的金属薄板,圆孔壁与孔板前端面成直角,安装时孔板轴心与管道轴线同心。孔板已有国际标准(ISO 5167)。测出孔板两端压差,按此标准即可算出具有一定精确度的流量值。 4 孔板取压方式在国际标准中规定为径距取压、法兰取压和角接取压(取压孔紧靠孔板)3种。标准孔板可以采用角接取压、法兰取压或径距取压;标准喷嘴采用角接取压;长颈喷嘴采用径距取压;文丘里喷嘴上游采用角接取压,下游采用理论取压;经典文丘里管上游采用管接取压,下游采用理论取压;标准孔板是节流装置中结构最简单,适应性最强的一种产品。优点:原理简单,结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长;应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;标准化程度高。检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。不需要实流标定;缺点:测量精度普遍偏低(标称±1~2%,实际应用±3~5%);测量范围窄,量程比一般仅3:1~ 4:1;现场安装内容较多,要求较高;容易出现泄漏、堵塞等问题;压损大(指孔板、喷嘴等);
四、计算选型
1. 选型 1)节流装置 a 一般流体的流量测量,宜选用标准节流装置; b 特殊情况下的流体测量,可选用非标准节流装置; 2)差压式流量计宜采用法兰取压或角接取压方式, 3)差压范围的选择应根据计算确定,等级宜为6、10、16、25、40、60kPa。 五、安装 1. 节流装置安装要求: a节流元件前端面必须与管道轴线垂直,允许最大不垂直度不大于±1°。 b密封垫片不应凸入管道内,若为环室取压时,则密封垫不应凸入环室内。 c对新增管道系统,必须先经扫线后,再安装节流装置,以防杂物堵塞和损伤节流装置,并注意流体流向和节流装置方向是否相符。 d节流装置一般不宜在垂直管道安装,必须垂直安装时液体流向应自下而上,气体、饱和蒸汽、湿气体宜自上而下。 e 取压孔方位如下图所示:图 取压口方位 5 2. 对管道要求: a节流上、下游必须保证最小直管段长度,最小直管段长度与上游阻力件形式有关,见[2]相关规定。 b在节流件附近,介质必须充满管道,若需装隔离阀,则应选闸阀而且在运行中全开,若选调节阀应装在下游5D之后。对导压管要求: a导压管的长度和最小内径 * 差压变送器应尽量靠近节流装置,导压管长度一般<15m,推荐10m×2。 * 压力等级≥16MPa,导压管壁厚一般采用4mm和3mm; * 压力等级≤16MPa,导压管壁厚一般采用3mm和2mm; b为了保证排出导压管中的空气和凝液,导压管最好保持垂直或倾斜敷设,倾斜度应保持1:10~1:20,对高粘度流体,其倾斜度还应增大,当差压导压管大于30m时,导压管应分段倾斜,在最高点和最低点分装集气器(或排气阀)和沉降器(或排污阀)。对高温气液体要加冷凝器. c导压管应尽量靠近敷设,注意高温及防冻,导压管弯曲处,必须圆弧过度,曲率半径不小于管外径10倍。 3. 节流装置辅件节流件及辅件包括(孔标、喷嘴等)法兰、环室、紧固件、顶丝、密封垫、引压管、截止阀、三阀组和辅助容器等。辅助容器主要技术参数和用途如下:序号名称用途 1 冷凝器蒸汽及高温流体测量进入差压变送器 2 隔离器高粘度、高腐蚀、高冻结、高析出固体时避免进入差压仪表 3 集气器测量液体流量时,随时收集和定期拔出导压管中气体 4 沉降器测量液体流量时,定期排出管道中污物或气体中残夜 六、 总结 至今,差压式流量计仍因其简明、可靠的固有原理,在工业流量测控领域起着无法替代的作用,在选型、计算和安装等方面采用正确和合理的方式,将对差压式流量计的应用和发展有着重要的意义。