節(jié)流式裝置流量計是一種典型的差壓式流量計.是目前工業(yè)生產中用來測量氣體、液體和蒸氣流量的常用的一種流量儀表.據調查統(tǒng)計,在煉鋼廠、煉油廠等工業(yè)生產系統(tǒng)中所使用的流量計有(70—80)%左右是節(jié)流式流量計.在整個工業(yè)生產領域中,節(jié)流式流量計也占流量儀表總數的一半以上.節(jié)流式流量計所以得到如此廣泛的應用,主要是因為它具有以下兩個非常突出的優(yōu)點:
①結構簡單,安裝方便,工作可靠,成本低,又具有一定準確度.能滿足工程測量的需要.
②有很長的使用歷史,有豐富的、可靠的實驗數據,設計加工已經標準化.只要按標準設計加工的節(jié)流式流量計,不需要進行實際標定,也能在已知的不確定度范圍內進行流量測量.
尤其是第二個優(yōu)點,使得節(jié)流式流量計在制造和使用上都非常方便.因為對一個流量計,特別是大流量測量用的流量計,在檢定時將會遇到各種各樣的困難.
節(jié)流式裝置流量計通常由能將流體流量轉換成差壓信號節(jié)流裝置及測量差壓并顯示流量的差壓計組成.安裝在流通管道中的節(jié)流裝置也稱“一次裝置”,它包括節(jié)流件、取壓裝置和前后直管段.顯示裝置也稱“二次裝置”,它包括差壓信號管路利測量中所需的儀表.
不少國家對節(jié)流裝置做了很多研究工作.AGA(美國氣體協(xié)會)和ASME(美國機械工程師協(xié)會)從本世紀初就開始進行節(jié)流裝置的實驗,研究結果分別在1969年和1971年的報告中發(fā)表.DIN(德國工業(yè)標準)中,早就對節(jié)流裝置進行了規(guī)定,到1969年已經過六次修訂國際標難化組織(ISO)在匯總了各國的研究成果的基礎上,分別于1967年和1968年出版了ISO/R541和ISO/R781,作為節(jié)流裝置的國際標準.1980年又對前面的兩個文件進行了修訂,出版了適合于孔板、噴嘴和文丘里管的國際標準ISO 5167.我國也于1981年出版了流量測量節(jié)流裝置的國家標準GB 2624,對角接取壓、法蘭取壓的標準孔板和角接取壓標準噴嘴做了具體規(guī)定.
使用標準節(jié)流裝置時,流體的性質和狀態(tài)必須滿足下列條件:
①流體必須充滿管道和節(jié)流裝置,并連續(xù)地流經管道.
②流體必須是牛頓流體,即在物理上和熱力學上是均勻的、單相的,或者可以認為是單相的,包括混合氣體,溶液和分散性粒子小于o.1 m的膠體.在氣體中有不大于2%(質量成分)均勻分散的固體微粒,或液體中有不大于5%(體積成分)均勻分散的氣泡,也可認為是單相流體.但其密度應取平均密度.
③流體流經節(jié)流件時不發(fā)生相交.
④流體流量不隨時間變化或變化非常緩慢.
⑤流體在流經節(jié)流件以前,流束是平行于管道軸線的無旋流。
標準節(jié)流裝置不適用于動流和臨界流的流量測量
盡管精度較差,但是它結構簡單,制造方便,目前還是使用普遍的一種流量計。
在氣體的流動管道上裝有一個節(jié)流裝置,其內裝有一個孔板,中心開有一個圓孔,其孔徑比管道內徑小,在孔板前燃氣穩(wěn)定的向前流動,氣體流過孔板時由于孔徑變小,截面積收縮,使穩(wěn)定流動狀態(tài)被打亂,因而流速將發(fā)生變化,速度加快,氣體的靜壓隨之降低,于是在孔板前后產生壓力降落,即差壓(孔板前截面大的地方壓力大,通過孔板截面小的地方壓力小)。差壓的大小和氣體流量有確定的數值關系,即流量大時,差壓就大,流量小時,差壓就小。流量與差壓的平方根成正比。
節(jié)流式流量計是根據安裝于管道中流量檢測件產生的差壓,已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。
節(jié)流式流量計應用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測量中各種對象都有應用,如流體方面:單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態(tài)方面:常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等;管徑方面:從幾mm到幾m;流動條件方面:亞音速、音速、脈動流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計全部用量的1/4~1/3。
一 對節(jié)流式流量計的檢定有:
(1)幾何檢驗法
(2)系數檢定
關于幾何檢驗法見檢定規(guī)程的介紹,這里不再重復。
下面對系數檢定法涉及的相關計算式及方法進行簡單介紹
二 計算公式
v=aA √2/j(p-q)
v--體積
j--液體密度
a--流量系數,與流道尺寸 取壓方式和流速公布有關
A--孔板開孔面積
p-q--壓力差
孔板計算流出系數C的公式(筆者整理)
雷諾數可按照相關公式計算,如:
雷諾數 eD R 的常用計算公式
9 傳感器的各項基本誤差限應符合表 8規(guī)定
準確度等級 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 5 5 . 0
基本誤差限 ?0 . 5 ?1 . 0 ?1 . 5 ?2 . 5 ?5 . 0
重復性上限 0 . 2 5 0 . 5 0 . 7 5 1 . 2 5 2 . 5
表 8 傳 感 器 誤 差 要 求
以上有關檢定的資料供有檢定裝置的用戶參考,如有與 JJG640-1994 檢定規(guī)程相違之處,應以規(guī)程為準。
差壓式流量計品種較多,目前市場上經常使用的差壓式流量計有:孔板流量計、V錐流量計、阿牛巴流量計、威力巴流量計、托巴管流量計、彎管流量計、明渠流量計等。
節(jié)流裝置的安裝
節(jié)流裝置應安裝在有恒定橫截面積的兩段圓直管道之間。除了應滿足節(jié)流件上下游側直管段的長度要求、圓度要求和管道內表面粗糙度要求以外,還對節(jié)流件及取壓裝置的安裝提出了種種要求:其目的是為了再現(xiàn)流出系數C和可膨脹性系數e的實驗條件,確保流量測量的準確性。
節(jié)流件的安裝
節(jié)流件如孔板、噴嘴和文丘里管等安裝在管道中,應保證與管道軸線的垂直度和同軸度,這對流量測量的準確性很重要。
在垂直度方面應保證節(jié)流件前端面與管道軸線垂直,垂直度偏差不應超過士1度。由于節(jié)流件安裝在前后取壓裝置之間,如取壓環(huán)或夾緊環(huán),取壓裝置又裝在節(jié)流件前后最小直管段端頭的法蘭之間,因此,環(huán)室的兩端面、法蘭的端面,在加工時必須保證與開孔軸線垂直才能滿足節(jié)流件安裝后垂直于管道軸線的要求。由于上述要求不容易檢查,一般由加工工藝來保證,所以尤其應引起使用者注意。