一,產(chǎn)品介紹
速爾巴流量計(jì)是通過(guò)差壓來(lái)測(cè)量流量的裝置,是在皮托管流速測(cè)量原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的??蓽y(cè)量液體、氣體以及蒸汽等流體的流量。由于沒(méi)有活動(dòng)部件,幾乎無(wú)壓力損失,安裝維修方便,運(yùn)行成本低,備受用戶青睞。
速爾巴傳感器是由檢測(cè)桿、取壓口和導(dǎo)桿組成,它橫穿管道內(nèi)部與管軸垂直,在測(cè)桿的迎流面上設(shè)有多個(gè)測(cè)壓孔測(cè)量總壓平均值,在其背、側(cè)流面有測(cè)量靜壓測(cè)壓孔,分別由總壓導(dǎo)壓管和靜壓導(dǎo)壓管引出,根據(jù)總壓與靜壓的差壓值,計(jì)算流經(jīng)管道的流量,也可以用流量管壁靜壓代替?zhèn)鞲衅鞅沉髅娴撵o壓。速爾巴流量傳感器配上差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器以及流量積算儀即可組成整套。
二,工作原理
速爾巴流量計(jì)是基于皮托管測(cè)速原理發(fā)展起來(lái)的,它是通過(guò)管道的平均流速及管道的有效截面積的乘積來(lái)確定流量。
一般管道中的流速分布是不均勻的。如果是充分發(fā)展的流體,其速度分布為指數(shù)規(guī)律。為了準(zhǔn)確計(jì)量,將整個(gè)圓截面分面多個(gè)單元面積相等的多個(gè)半圓及多個(gè)半環(huán)。傳感器的檢測(cè)桿是由一根中空的金屬管組成,迎流面鉆多對(duì)總壓孔,它們分別處于各單元面積的中央,分別反應(yīng)了各單元面積內(nèi)的流速大小。由于各總壓孔是相通的,傳至檢測(cè)桿中的各點(diǎn)總壓值平均后,由總壓引出管引至高壓接頭,送到傳感器的正壓室。當(dāng)傳感器正確安裝在有足夠長(zhǎng)的直管段的工藝管道上時(shí),流量截面上應(yīng)沒(méi)有旋渦,整個(gè)截面的靜壓可認(rèn)為是常數(shù),在傳感器的背面或側(cè)面設(shè)有檢測(cè)孔,代表了整個(gè)截面的靜壓。經(jīng)靜壓引出管由低壓接頭引至傳感器的負(fù)壓室。正、負(fù)壓室壓差的平方與流量截面的平均流速成正比,叢而獲得差壓與流量成正比的關(guān)系。在此關(guān)系的基處上,可由伯努利方程和連續(xù)性方程推導(dǎo)獲得均速管流量計(jì)的流量計(jì)算公式
Qv=α﹒ε﹒(π/4)﹒D2﹒(2?P/ρ1)0.5
Qm=α﹒ε﹒(π/4)﹒D2﹒(2?P﹒ρ1)0.5
其中:Qv: 體積流量 Qm: 質(zhì)量流量
α:傳感器結(jié)構(gòu)系數(shù)
△P:差壓值ε:流體膨脹系數(shù)http://www.dcybkj.com/index.html
ρ:流體工況下的密度 ε:流體膨脹系數(shù)
對(duì)于不可壓縮性流體ε=1,對(duì)于可壓縮性體ε﹤1,若式中D、△P、ρ1都使用SI單位,則QV的單位為M3∕S,Qm的單位為㎏∕S。
傳感器的流量系數(shù)α和可膨漲性系數(shù)ε,由標(biāo)準(zhǔn)裝置上標(biāo)定得知,并在出廠時(shí)在合格證書(shū)上注明。
三,傳感器的基本結(jié)構(gòu),如下圖1所示
檢測(cè)桿截面的形狀有圓形截面,菱形截面,卵形截面等多種型式,其流量系數(shù)穩(wěn)定、能耗少。
四,產(chǎn)品選型
速爾巴流量計(jì) | 規(guī)格型號(hào) | 說(shuō)明 | |||||||
XM-SRB- | 速爾巴 傳感器 | ||||||||
介質(zhì) 類型 | Y | 液體 | |||||||
Q | 氣體 | ||||||||
Z | 蒸汽 | ||||||||
流體 溫度 | 2 | <200℃ | |||||||
<500℃ | |||||||||
流體 壓力 | |||||||||
1 | ≤1.6MPA | ||||||||
2 | ≤2.5MPA | ||||||||
3 | ≤4.0MPA | ||||||||
4 | ≤6.3MPA | ||||||||
5 | ≤10.0MPA | ||||||||
≤25.0MPA | |||||||||
結(jié)構(gòu) 類型 | 1 | Ⅰ型 | |||||||
2 | Ⅱ型 | ||||||||
3 | Ⅲ型 | ||||||||
4 | Ⅳ型 | ||||||||
5 | Ⅴ型 | ||||||||
精度 | 1 | 1.0級(jí) | |||||||
2 | 1.5級(jí) | ||||||||
3 | 2.5級(jí) | ||||||||
連接 方式 | 1 | 螺紋連接 | |||||||
2 | 法蘭連接 | ||||||||
口徑 | S | 用數(shù)字表示 |
3.2、規(guī)格說(shuō)明
3.2.1、Ⅰ型,適用于(20~50)㎜的管道,外形如圖2所示。其檢測(cè)桿直徑一般為4.5~6.5㎜,傳感器與管道的連接方式有兩種:一種是螺紋連接,另一種是法蘭連接。用于高壓測(cè)量時(shí)都采用法蘭連接3.2.2、Ⅱ型,適用于40~100㎜的管道,外形如圖3所示。
由于管徑不太大,為了減少阻塞防止干擾,檢測(cè)桿的截面尺寸應(yīng)盡量小。一般直徑不大于8㎜。靜壓取壓管改在檢測(cè)桿外面的后側(cè)位上。如下圖三所示
3.2.3、Ⅲ型,適用于90~1800㎜的管道(圖四)。
當(dāng)測(cè)量管的直徑較大時(shí),檢測(cè)桿的橫截面可以做的粗些,也不會(huì)對(duì)流場(chǎng)有擾動(dòng)。此時(shí)一般將背面的靜壓取壓管放到迎流面的總壓取壓管中形成一體,使傳感器緊奏,有利于安裝維護(hù)。當(dāng)管徑很大時(shí),且流速很高時(shí),應(yīng)在管道直徑的另一端安裝一個(gè)支撐,加強(qiáng)鋼性。
此類結(jié)構(gòu)適用范圍寬、拆卸很方便。當(dāng)流速大、http://www.dcybkj.com/index.html被測(cè)介質(zhì)壓力高時(shí),應(yīng)當(dāng)通過(guò)固定在管道上的法蘭與傳感器相連接。
3.2.4、Ⅳ型,適用300~2750管型。
這類傳感器適用于管道直徑DN大于等于1000㎜,壓力20MPa以上的測(cè)量,由于流速增大,作用于檢測(cè)桿上的流體
沖擊力增大。為了加強(qiáng)剛性除了采用法蘭連接外,還將加粗檢測(cè)桿的直徑。這類傳感器有單邊固定和雙邊固定兩種類型。
3.2.5、Ⅴ型,特殊型,當(dāng)適用于較臟的介質(zhì)。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)較臟時(shí),為了防止取壓孔堵塞,配有反向吹除部件,必要時(shí)可以不中斷工藝流程用壓縮空氣進(jìn)行吹除。吹除介質(zhì)應(yīng)與管道中的介質(zhì)相同,而壓力應(yīng)大于管道中的靜壓。
3.2.6、傳感器的公稱通徑有以下系列:
25,(32),40,50,(65),80,100,(125),150,200,250,300,350,400,500,600,700,800,900,1000,1200,1400,1600,2000,2500,3000mm(括號(hào)內(nèi)的數(shù)字一般不推薦用戶選用)
3.2.7、傳感器的公稱壓力有以下系列:1.6,2.5,4.0,6.3,10,25MPa。
3.2.8、傳感器精度等級(jí)(見(jiàn)下表)
準(zhǔn)確度等級(jí) | 1.0 | 1.5 | 2.5 |
基本誤差限Ea | ±1.0 | ±1.5 | ±2.5 |
重復(fù)性 % | 0.1 | 0.2 | 0.5 |
3.3使用要求
3.3.1、被測(cè)流體應(yīng)充滿管道且流動(dòng)穩(wěn)定。
3.3.2、被測(cè)的流體應(yīng)當(dāng)是單相的,其相態(tài)不變,對(duì)于
成分復(fù)雜的流體須與單一成分的流體類似時(shí)方能使用。
3.3.3、被測(cè)流體在實(shí)際工況下的ReD應(yīng)大于3×104
3.3.4、應(yīng)保證傳感器前后直管段長(zhǎng)度的要求。
3.3.5、管道內(nèi)徑大于100㎜為好。
3.3.6、在傳感器前2D的管道內(nèi)表面上,應(yīng)清潔光滑。
五,安裝與維護(hù)
4.1、安裝要求
4.1.1、對(duì)于I型的傳感器,已將檢測(cè)桿與一段管道焊成一體,安裝時(shí)使傳感器在流體流動(dòng)方向內(nèi)。要求工藝管道的內(nèi)徑與傳感器的內(nèi)徑一致,或至少在上游直管段所要求的長(zhǎng) 度范圍內(nèi)傳感器的軸線與管道軸線夾角盡可能為零。
其他類型的傳感器是將其檢測(cè)桿插入工藝管道中,安裝時(shí)除了總壓孔應(yīng)正對(duì)流速方向外,保證傳感器檢測(cè)桿與工藝管道的軸線垂直,其允許的位置角壓偏差如圖五所示。
傳感器總壓孔中心與管道軸線夾角應(yīng)小于7°
傳感器檢測(cè)桿沿管道直徑方向插入到底部,其角度偏差小于7°
對(duì)于垂直管道傳感器可安裝在管道水平面沿管道圓周360的任何位置上,高低壓引壓管應(yīng)處于同一平面上,由圖六(a)所示;當(dāng)測(cè)量液體時(shí),應(yīng)向下側(cè)傾斜安裝如圖六(b)所示;當(dāng)測(cè)量氣體的蒸氣時(shí)應(yīng)向上傾斜安裝如圖六(c)所
示。
4.1.2直管段
由于傳感器是以速度面積法為基礎(chǔ),采用近似積分理論,用較多的點(diǎn)來(lái)描述。
分布方程,并且是在充分發(fā)展的速度分布條件下建立的。所以,為了能獲得一個(gè)理想的分布,在傳感器前后有一定長(zhǎng)度的直管段(見(jiàn)下表)
.流量計(jì)安裝位置:
序號(hào) | 速爾巴流量傳感器安裝位置 | 上游側(cè)A | 下游側(cè)B | ||
有整流器 | 無(wú)整流器 | ||||
同一平面 | 不同平面 | ||||
1 | 有一個(gè)90°彎頭或三通 | 6D | 7D | 9D | 3D |
2 | 在同一平面內(nèi)有兩個(gè)90°彎頭 | 8D | 9D | 14D | 3D |
3 | 在不同平面內(nèi)有兩個(gè)90°彎頭 | 9D | 19D | 24D | 4D |
4 | 管道直徑改變(收或擴(kuò)) | 8D | 8D | 8D | 3D |
5 | 部分開(kāi)啟的閘閥、球閥或其它節(jié)流閥 | 8D | 8D | 8D | 3D |
注:(1)表中“D”為管道內(nèi)徑。
(2)在管道段不足的情況下,上游應(yīng)占管道全長(zhǎng)的70%,下游占30%,此時(shí)仍可給出穩(wěn)定的示值,但準(zhǔn)確度下降。
圖五、速爾巴安裝位置偏差圖
圖六
4.1.3夾緊傳感器的裝置應(yīng)保證不泄露,不松動(dòng),不位移。
4.2 維護(hù)
4.2.1傳感器應(yīng)在工藝管道大修時(shí)進(jìn)行定期清洗,清洗的辦法很多,例如用
氣源吹除檢測(cè)管內(nèi)積存污穢;用煤油和軟絲刷洗凈,使各取壓孔保持通暢。
六,產(chǎn)生故障的原因及清除辦法
序號(hào) | 故障現(xiàn)象 | 產(chǎn)生的原因 | 清除辦法 |
1 | 無(wú)差壓信號(hào)輸出 | 1、高低壓閥未打開(kāi) | 1、打開(kāi)高低壓閥 |
2、高低壓平衡閥未旋緊 | 2、旋緊平衡閥 | ||
2 | 差壓信號(hào)輸出過(guò)小 | 1、導(dǎo)壓系統(tǒng)有泄漏現(xiàn)象 | 1、認(rèn)真查找,排除泄露 |
2、二次表量程選配不當(dāng) | 2、調(diào)小差壓變送器上限值 | ||
3 | 差壓信號(hào)輸出過(guò)大 | 1、二次表量程選配不當(dāng) | 1、調(diào)大差壓變送器上限值 |
2、背壓孔堵塞 | 2、清洗均速管,排除堵塞 |
七,智能表配套方案選擇
5.1.1速爾巴流量感器,根據(jù)測(cè)量介質(zhì)和用戶使用的管道內(nèi)徑、工作溫度、工作壓力及流量變化設(shè)計(jì)的流量傳感器
5.1.2 差壓變送器
5.1.3 壓力變送器
5.1.4 溫度變送器
5.1.5 流量積算儀
以此組成的速爾巴流量計(jì),可帶溫壓補(bǔ)償,并能顯示瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、管道內(nèi)介質(zhì)溫度、管道內(nèi)介質(zhì)壓力及差壓等值,備有通訊接口和4~20MA輸出。
裝置成套性:
6.1 速爾巴流量傳感器 1臺(tái)
6.2 使用說(shuō)明書(shū) 1份
6.3 合格證 1份
6.4 配套的變送器儀表及說(shuō)明書(shū)和合格證(可由用戶自行定購(gòu))
八,探頭的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
子彈頭截面形狀的探頭能產(chǎn)生壓力分布, 固定的流體分離點(diǎn);位于探頭側(cè)后兩邊、流體分離點(diǎn)之前的低壓取壓孔,可以生成穩(wěn)定的差壓信號(hào),并且有效防堵。內(nèi)部一體化結(jié)構(gòu)能避免信號(hào)滲漏提高探頭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,保持長(zhǎng)期高精度 。
根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)的前粗糙表面層流邊界層和紊流邊界層的比較
流體流過(guò)光滑表面:
◆形成一個(gè)變化的層流邊界層
◆增加流體牽引力和渦街脫落力
◆層流邊界層產(chǎn)生了無(wú)法預(yù)知的牽引系數(shù)漂移
流體流過(guò)粗糙表面:
◆形成一個(gè)穩(wěn)定的紊流邊界層
◆減少流體牽引力和渦流脫落力50%,這個(gè)原理跟粗糙的高爾夫球能打得遠(yuǎn)相同
◆牽引系數(shù)直接和流體系數(shù)有關(guān),是一個(gè)可以預(yù)知的常數(shù)
速爾巴流量探頭以其防堵設(shè)計(jì),擺脫了其它插入式流量探頭易堵塞的弊端,使速爾巴流量探頭的防堵水平達(dá)到了一定的高度。
探頭高壓取壓孔不會(huì)被堵,
探頭的前部形成高壓區(qū),壓力略高于管道靜壓,阻止了顆粒進(jìn)入。請(qǐng)注意:在探頭的高壓取壓孔處流體的速度是零,沒(méi)有物體會(huì)進(jìn)入取壓孔。
如左圖,剛開(kāi)機(jī)時(shí),流體在管道靜壓作用下,進(jìn)入彎管,很快形成了壓力平衡的狀態(tài)。當(dāng)壓力平衡狀態(tài)形成以后,流體在彎管進(jìn)口處遇到高壓,繞道而行,不再進(jìn)入彎管中。
速爾巴的低壓取壓孔實(shí)現(xiàn)本質(zhì)防堵
一般情況下,灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下,集中在探頭的后部。這就是為什么秋天的樹(shù)葉總是集中在背風(fēng)的房子后面的原因。其它的探頭由于低壓取壓孔取在探頭尾部真空區(qū),在渦街力的作用下,探頭的低壓取壓孔很快地被渦流帶來(lái)的雜質(zhì)堵死。
速爾巴的獨(dú)特設(shè)計(jì),使低壓取壓孔位于探頭側(cè)后兩邊,流體分離點(diǎn)和尾跡區(qū)的前部。這種設(shè)計(jì)從本質(zhì)上防止了堵塞并且能產(chǎn)生一個(gè)非常穩(wěn)定的低壓信號(hào)。
連續(xù)工作的速爾巴從根本上杜絕了堵的可能,但是在以下情況下,速爾巴仍要注意防堵:
1.當(dāng)引壓管泄漏,探頭高壓平衡區(qū)遭到破壞,雜質(zhì)中直徑較小的顆粒就有可能進(jìn)入取壓孔。
2.當(dāng)管道處于停產(chǎn)時(shí),由于分子的布朗運(yùn)動(dòng),顆粒小的雜質(zhì)有可能進(jìn)入取壓孔。
3.系統(tǒng)頻繁開(kāi)停機(jī),在高壓區(qū)形成的瞬間,顆粒小的雜質(zhì)有可能進(jìn)入取壓孔,日積月累,就有可能造成探頭的堵塞。
4.介質(zhì)中含有大量的焦油、藻類生物,或者含有纖維狀的物質(zhì),也有可能造成探頭的堵塞。