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弯管流量计在供热计量系统中的优势

发布时间:2014-11-03  浏览:1352次  字号:  

    随着国内供热系统发展的需要,采用高精度、高可靠性、高性价比的流量仪表至关重要。弯管流量计在供热系统中,测量介质多为热水、蒸汽,主要特点为间断运行、易结垢、易脏污等。传统的流量计如孔板流量计、涡街流量计等存在量程比小、小流量计量不准确、耐高温性能差、抗振动能力弱、计量误差大、修正因素多等缺点,无法满足对流量的精确计量。

    为满足供热系统精确计量的需要,流量计具有显著的测量优势。流量计是一种典型的节能型差压式流量测量装置,具有量程宽、精度高、结构简单、抗脏污能力强、直管段的要求比较短、无附加阻力和能源损失、节省空间、安装方便、使用寿命长等特点,在供热系统流量计量中发挥着巨大的作用。

    1弯管流量计的结构组成  

    流量计由弯管传感器、差压变送器、二次仪表(或微机、DCS等)以及一些配套的管道阀门组件等组成,当流量测量需要对介质进行密度补偿时,还需配备压力变送器、温度变送器。

    差压变送器用来检测弯管传感器产生的压差值,它是弯管流量计测量系统必不可少的配件。系统是否配置压力和温度变送器,要根据具体测量对象来决定,对于测量蒸汽或其他气体介质的系统,原则上必须配置温度和压力变送器。在测量弯管传感器压差的同时,必须测量介质的温度、压力值,以便能对蒸汽或气体进行必要的实时温压补偿。

    2弯管流量计工作原理

    2.1工作原理  

    弯管流量计属于差压式流量计装置,但压差值的产生与一般传统型流量计又有着本质的区别。传统型流量计是节流型差压流量计,利用流体在通过节流装置时产生的压差进行流量测量;弯管流量计的传感器没有节流件和插入件,是利用流体在通过弯管时产生离心力,此离心力作用在弯管的内外侧壁上产生压力差而测量的。当具有一定流速的流体在管道中流动时,流体类似于流过一个整流器,由于受到弯曲管壁的导流作用,流体被迫作向心加速运动,完成90°旋转。

    在距离弯管前2D左右时,流体内侧被加速,而外侧被减速,形成各个过流断面梯形速度分布规律,且在弯管45°截面处达到最大,这个过程将在整个弯管中持续。在弯管出口处及距离下游2D范围内,弯管流量计流量模型的变化过程是进口变化的反过程。由于流速的变化,形成了弯管的内外侧压差Δp,流体平均流速υ与压差Δp符合平方比例关系,流速愈大,压差愈大。根据伯努利方程,其压差值大小与流经工艺管道内流体流量平方成正比,这就是弯管流量计的基本原理,当弯管传感器的几何尺寸确定之后,只要测取弯管45°(或22.5°)截面的内外侧压差Δp和流体的密度ρ就可以确定流体的平均流速,进而计算出工况流量和标况流量。式中:υ———流体平均流速,m/s;α———流量系数;Δp———45°(或22.5°)截面外侧、内侧压差,Pa;D———弯管内径,m;R———管曲率半径,m;ρ———流体密度,kg/m3。

    2.2测量系统构成;弯管流量计实际是以智能积算仪为核心的多参数测量仪表系统,输入量有3个:由弯管产生的压差、流体的温度和压力。这3个信号全部输入弯管流量计的主计算机进行处理,最后由显示仪显示测量流量。 

    3弯管流量计选型和使用

    a)选择合适结构形式。目前弯管流量计有“C”型90°和“V”型180°两种结构。“C”型有3种安装状态,优选顺序为水平弯、上弯和下弯,水平弯没有迁移和补偿问题,上弯不容易集聚污垢。“V”型弯管传感器虽然可以安装在任意空间状态的直管上工作,也不用考虑迁移和补偿问题,但是制造成本较高,现场不美观。 

    b)选择合适的弯管传感器口径。弯管流量计都存在小流量问题,弯管流量计在流速不小于5m/s时性能良好。因此,选择口径时一定要保证最低流速大于5m/s,这样即使实际流量偏高,弯管流量计在高达120m/s的流速情况下,依然可保证测量的准确度。

    c)合理配置差压变送器。弯管流量计是利用介质在管道内自然流动而产生的惯性离心力来测量流量,产生压差较低,一般为3kPa左右。另外,弯管传感器及二次表均为免维护件,系统的准确度及维护量的大小关键在于能否合理选择使用差压变送器。因此,应尽可能选择使用性能好、准确度高、零漂小、性能稳定的差压变送器。测量过热蒸汽时须进行温度、压力补偿,测量饱和蒸汽只需温度补偿。

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