為了減少壓力損失, 我公司選用了蘇州華陸儀器儀表有限公司生產(chǎn)的測速管流量計。經(jīng)過一年多的使用, 發(fā)現(xiàn)該套系統(tǒng)性能穩(wěn)定, 并且由于測速管流量計的長久壓力損失約為孔板的1/50, 采用該套系統(tǒng)后長久壓力損失降低了2kPa。該測速管流量計由流速測管和測管流量計算機構(gòu)成(如圖1所示)。FJPE型流速測管是FJP系列測管式流量計的傳感部分, 它將管道中某點的流體流速轉(zhuǎn)變成一個對應(yīng)的差壓信號; 的馬蹄形切口結(jié)構(gòu)使測頭具有測量壓力損失小, 污物不易堵塞的特點; 通過測管上的吹掃接頭, 使用中一旦發(fā)生堵塞, 可以方便地使用其他氣體在線清掃, 以解決現(xiàn)場使用中的堵塞問題。
一、測量原理
流速測管是依據(jù)動壓轉(zhuǎn)變靜壓原理工作的。測頭迎流面的測孔測出流體的總壓, 其背流面的測孔測出流體的靜壓。根據(jù)伯努利方程可得測量頭處流速與差壓的關(guān)系:
式中: V———測量頭處流速, m/s; ρ———被測介質(zhì)密度 , kg/m3; ΔP———FJPE 型 流 速 測 管 測 出 的 差 壓 , Pa;Kv———FJPE測管儀表系數(shù)。
流量計算機接入3支測速管輸出的差壓信號, 被校阻流件輸出的差壓信號以及溫度、壓力信號, 流量計算機根據(jù)以上參數(shù)計算出實際流量值:
式中: Q———體積流量, m3/h; α———流速分布系數(shù);β———阻塞系數(shù); γ———截面修正系數(shù); A———管道公稱截面積, m2; V———測量頭處流速, m/s。
測量頭插入管道中特定位置, 測量該處局部流速,然后根據(jù)管道內(nèi)流速分布和傳感器的幾何尺寸等推算管道內(nèi)的流量。為求出平均流速, 應(yīng)該測量管路截面的各點流速, 并求出平均值。
用各點流速的平均值表示的平均流速為:
式中: k1~kn為各點流速系數(shù)。
儀表測出的各點差壓ΔPn與流速Vn的關(guān)系為:
顯然, 式(6) 括號中的差壓根值的平均值與差壓平均值的根值是不一樣的。因而用測得的式( 5) 差壓平均值代替差壓根值的平均值算出的平均流量值與實際值不會相符。其平均流速并不是求各個測量點流速的算術(shù)平均值, 而是應(yīng)按式(6) 計算“流速”, 并乘以“具有該流速的截面積”, 求出此乘積對管路總截面積的積分, 再用管路的總截面積除此積分而得到平均流速。該測速管流量計還可把被測流體的溫度、壓力送入流量計算機進行適時補正。
二、安裝和使用
1.安裝
(1) 測量頭的迎流偏角可分為偏角和俯仰角。偏角是指繞測量頭本身軸線的轉(zhuǎn)角, 俯仰角是指測量頭與來流流線的垂直度。俯仰角用在管道基座上安裝的垂直度來保證, 一般來說, 偏角在10°內(nèi)可保證儀表系數(shù)變化在允許的誤差范圍內(nèi)。
(2) 應(yīng)盡可能將其安裝在阻力件上游, 這樣流量系數(shù)的偏差可控制在3%以內(nèi)。
(3) 若必須安裝在阻力件下游時, 如為閘閥, 應(yīng)與其平行; 如為彎頭, 則應(yīng)處于彎頭平面, 曲率半徑內(nèi)側(cè)。在下游8D后, 阻力件的影響基本消失。
2.使用
為了保證測速管流量計的準(zhǔn)確度, *好的方法還是在現(xiàn)場進行實流標(biāo)定。然而, 盡管每支測管都由制造的風(fēng)洞中進行了標(biāo)定, 給出了表系數(shù), 但由于在風(fēng)洞均勻流場下游, 不能提供多種規(guī)格、足夠長的直管段; 此外, 還由于現(xiàn)場管徑較大(DN1408mm) 而且標(biāo)定時管路的參比條件、流體種類、環(huán)境等與實際測量的高爐煤氣不同, 特別是冶金工廠現(xiàn)場直管段長度不夠, 工藝條件較復(fù)雜, 管道粗糙度對流速
分布系數(shù)的影響隨使用時間改變, 很難掌握, 特別是干擾系數(shù)γ, 其定義是流量計所處管段前后阻力件之間直管段長度不足所引起的儀表系數(shù)變化的修正系數(shù), 但此修正系數(shù)目前還缺乏成熟的試驗數(shù)據(jù), 造成準(zhǔn)確標(biāo)定的難以實施。據(jù)有關(guān)資料顯示, 一般可在現(xiàn)場直接校驗確定。而現(xiàn)場校驗存在的問題較多, 因而難免測量中產(chǎn)生附加誤差。計量部門可以根據(jù)新裝并正常運行時的計量數(shù)據(jù)、生產(chǎn)狀況、產(chǎn)量等情況作為參考,
將儀表計量檢測數(shù)據(jù)升華為計量結(jié)算數(shù)據(jù)。
三、節(jié)能效果計算
以前的計量裝置為圓缺孔板:
Qmax=127710m3/h, ΔPmax=4000Pa; 管 道 工 作 壓 力10kPa, 管道直徑DN1408mm, 圓缺高度為649.6mm, h/D=0.4614, 其直徑比β=0.671, 長久壓力損失參照孔板的壓損公式:
則, ΔP=(1- 0.6711.9)×4000=2125.7Pa新安裝的測管流量計:
Qmax=139625m3/h, ΔPmax=850Pa; 壓力損失參照插入式渦街流量計的壓損公式:
則, ΔP≈ρv2=1.33×24.9=33.1Pa長久壓損的差值為:
ΔP1=2125.7- 33.1=2092.6Pa用圓缺孔板多消耗的功率(能耗計算式):
從以上計算可以看出, 將原用的圓缺孔板換為測管流量計后, 長久壓力損失比用圓缺孔板時減少了98.5%,每年節(jié)約的電費達444301元, 節(jié)能效果十分明顯。
四、結(jié)束語
均速管流量計系統(tǒng)使用一年多, 未發(fā)現(xiàn)測管被堵塞的現(xiàn)象, 而且原來使用的圓缺孔板的壓力損失大大降低了, 其*顯著的特點是節(jié)能，對管道壓力僅有10kPa的高爐煤氣來說, 換一個測管檢測裝置即可減少2kPa的長久壓力損失，儀表按工藝參數(shù), 根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與建議、國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行溫度、壓力補償, 計量數(shù)據(jù)穩(wěn)定, 滿足了工藝要求。
