隨著國(guó)內(nèi)供熱系統(tǒng)發(fā)展的需要,采用高精度、高可靠性、高性價(jià)比的流量?jī)x表至關(guān)重要。彎管流量計(jì)在供熱系統(tǒng)中,測(cè)量介質(zhì)多為熱水、蒸汽,主要特點(diǎn)為間斷運(yùn)行、易結(jié)垢、易臟污等。傳統(tǒng)的流量計(jì)如孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)等存在量程比小、小流量計(jì)量不準(zhǔn)確、耐高溫性能差、抗振動(dòng)能力弱、計(jì)量誤差大、修正因素多等缺點(diǎn),無法滿足對(duì)流量的計(jì)量。
為滿足供熱系統(tǒng)計(jì)量的需要,流量計(jì)具有顯著的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)。流量計(jì)是一種典型的節(jié)能型差壓式流量測(cè)量裝置,具有量程寬、精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗臟污能力強(qiáng)、直管段的要求比較短、無附加阻力和能源損失、節(jié)省空間、安裝方便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),在供熱系統(tǒng)流量計(jì)量中發(fā)揮著巨大的作用。
1彎管流量計(jì)的結(jié)構(gòu)組成
流量計(jì)由彎管傳感器、差壓變送器、二次儀表(或微機(jī)、DCS等)以及一些配套的管道閥門組件等組成,當(dāng)流量測(cè)量需要對(duì)介質(zhì)進(jìn)行密度補(bǔ)償時(shí),還需配備壓力變送器、溫度變送器。
差壓變送器用來檢測(cè)彎管傳感器產(chǎn)生的壓差值,它是彎管流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)*的配件。系統(tǒng)是否配置壓力和溫度變送器,要根據(jù)具體測(cè)量對(duì)象來決定,對(duì)于測(cè)量蒸汽或其他氣體介質(zhì)的系統(tǒng),原則上必須配置溫度和壓力變送器。在測(cè)量彎管傳感器壓差的同時(shí),必須測(cè)量介質(zhì)的溫度、壓力值,以便能對(duì)蒸汽或氣體進(jìn)行必要的實(shí)時(shí)溫壓補(bǔ)償。
2彎管流量計(jì)工作原理
2.1工作原理
彎管流量計(jì)屬于差壓式流量計(jì)裝置,但壓差值的產(chǎn)生與一般傳統(tǒng)型流量計(jì)又有著本質(zhì)的區(qū)別。傳統(tǒng)型流量計(jì)是節(jié)流型差壓流量計(jì),利用流體在通過節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓差進(jìn)行流量測(cè)量;彎管流量計(jì)的傳感器沒有節(jié)流件和插入件,是利用流體在通過彎管時(shí)產(chǎn)生離心力,此離心力作用在彎管的內(nèi)外側(cè)壁上產(chǎn)生壓力差而測(cè)量的。當(dāng)具有一定流速的流體在管道中流動(dòng)時(shí),流體類似于流過一個(gè)整流器,由于受到彎曲管壁的導(dǎo)流作用,流體被迫作向心加速運(yùn)動(dòng),完成90°旋轉(zhuǎn)。
在距離彎管前2D左右時(shí),流體內(nèi)側(cè)被加速,而外側(cè)被減速,形成各個(gè)過流斷面梯形速度分布規(guī)律,且在彎管45°截面處達(dá)到zui大,這個(gè)過程將在整個(gè)彎管中持續(xù)。在彎管出口處及距離下游2D范圍內(nèi),彎管流量計(jì)流量模型的變化過程是進(jìn)口變化的反過程。由于流速的變化,形成了彎管的內(nèi)外側(cè)壓差Δp,流體平均流速υ與壓差Δp符合平方比例關(guān)系,流速愈大,壓差愈大。根據(jù)伯努利方程,其壓差值大小與流經(jīng)工藝管道內(nèi)流體流量平方成正比,這就是彎管流量計(jì)的基本原理,當(dāng)彎管傳感器的幾何尺寸確定之后,只要測(cè)取彎管45°(或22.5°)截面的內(nèi)外側(cè)壓差Δp和流體的密度ρ就可以確定流體的平均流速,進(jìn)而計(jì)算出工況流量和標(biāo)況流量。式中:υ———流體平均流速,m/s;α———流量系數(shù);Δp———45°(或22.5°)截面外側(cè)、內(nèi)側(cè)壓差,Pa;D———彎管內(nèi)徑,m;R———管曲率半徑,m;ρ———流體密度,kg/m3。
2.2測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成;彎管流量計(jì)實(shí)際是以智能積算儀為核心的多參數(shù)測(cè)量?jī)x表系統(tǒng),輸入量有3個(gè):由彎管產(chǎn)生的壓差、流體的溫度和壓力。這3個(gè)信號(hào)全部輸入彎管流量計(jì)的主計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,zui后由顯示儀顯示測(cè)量流量。
3彎管流量計(jì)選型和使用
a)選擇合適結(jié)構(gòu)形式。目前彎管流量計(jì)有“C”型90°和“V”型180°兩種結(jié)構(gòu)。“C”型有3種安裝狀態(tài),優(yōu)選順序?yàn)樗綇?、上彎和下彎,水平彎沒有遷移和補(bǔ)償問題,上彎不容易集聚污垢。“V”型彎管傳感器雖然可以安裝在任意空間狀態(tài)的直管上工作,也不用考慮遷移和補(bǔ)償問題,但是制造成本較高,現(xiàn)場(chǎng)不美觀。
b)選擇合適的彎管傳感器口徑。彎管流量計(jì)都存在小流量問題,彎管流量計(jì)在流速不小于5m/s時(shí)性能良好。因此,選擇口徑時(shí)一定要保證zui低流速大于5m/s,這樣即使實(shí)際流量偏高,彎管流量計(jì)在高達(dá)120m/s的流速情況下,依然可保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。
c)合理配置差壓變送器。彎管流量計(jì)是利用介質(zhì)在管道內(nèi)自然流動(dòng)而產(chǎn)生的慣性離心力來測(cè)量流量,產(chǎn)生壓差較低,一般為3kPa左右。另外,彎管傳感器及二次表均為免維護(hù)件,系統(tǒng)的準(zhǔn)確度及維護(hù)量的大小關(guān)鍵在于能否合理選擇使用差壓變送器。因此,應(yīng)盡可能選擇使用性能好、準(zhǔn)確度高、零漂小、性能穩(wěn)定的差壓變送器。測(cè)量過熱蒸汽時(shí)須進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償,測(cè)量飽和蒸汽只需溫度補(bǔ)償。