为了减少压力损失, 我公司选用了苏州华陆仪器仪表有限公司生产的测速管流量计。经过一年多的使用, 发现该套系统性能稳定, 并且由于测速管流量计的长久压力损失约为孔板的1/50, 采用该套系统后长久压力损失降低了2kPa。该测速管流量计由流速测管和测管流量计算机构成(如图1所示)。FJPE型流速测管是FJP系列测管式流量计的传感部分, 它将管道中某点的流体流速转变成一个对应的差压信号; 的马蹄形切口结构使测头具有测量压力损失小, 污物不易堵塞的特点; 通过测管上的吹扫接头, 使用中一旦发生堵塞, 可以方便地使用其他气体在线清扫, 以解决现场使用中的堵塞问题。
一、测量原理
流速测管是依据动压转变静压原理工作的。测头迎流面的测孔测出流体的总压, 其背流面的测孔测出流体的静压。根据伯努利方程可得测量头处流速与差压的关系:
式中: V———测量头处流速, m/s; ρ———被测介质密度 , kg/m3; ΔP———FJPE 型 流 速 测 管 测 出 的 差 压 , Pa;Kv———FJPE测管仪表系数。
流量计算机接入3支测速管输出的差压信号, 被校阻流件输出的差压信号以及温度、压力信号, 流量计算机根据以上参数计算出实际流量值:
式中: Q———体积流量, m3/h; α———流速分布系数;β———阻塞系数; γ———截面修正系数; A———管道公称截面积, m2; V———测量头处流速, m/s。
测量头插入管道中特定位置, 测量该处局部流速,然后根据管道内流速分布和传感器的几何尺寸等推算管道内的流量。为求出平均流速, 应该测量管路截面的各点流速, 并求出平均值。
用各点流速的平均值表示的平均流速为:
式中: k1~kn为各点流速系数。
仪表测出的各点差压ΔPn与流速Vn的关系为:
显然, 式(6) 括号中的差压根值的平均值与差压平均值的根值是不一样的。因而用测得的式( 5) 差压平均值代替差压根值的平均值算出的平均流量值与实际值不会相符。其平均流速并不是求各个测量点流速的算术平均值, 而是应按式(6) 计算“流速”, 并乘以“具有该流速的截面积”, 求出此乘积对管路总截面积的积分, 再用管路的总截面积除此积分而得到平均流速。该测速管流量计还可把被测流体的温度、压力送入流量计算机进行适时补正。
二、安装和使用
1.安装
(1) 测量头的迎流偏角可分为偏角和俯仰角。偏角是指绕测量头本身轴线的转角, 俯仰角是指测量头与来流流线的垂直度。俯仰角用在管道基座上安装的垂直度来保证, 一般来说, 偏角在10°内可保证仪表系数变化在允许的误差范围内。
(2) 应尽可能将其安装在阻力件上游, 这样流量系数的偏差可控制在3%以内。
(3) 若必须安装在阻力件下游时, 如为闸阀, 应与其平行; 如为弯头, 则应处于弯头平面, 曲率半径内侧。在下游8D后, 阻力件的影响基本消失。
2.使用
为了保证测速管流量计的准确度, *好的方法还是在现场进行实流标定。然而, 尽管每支测管都由制造的风洞中进行了标定, 给出了表系数, 但由于在风洞均匀流场下游, 不能提供多种规格、足够长的直管段; 此外, 还由于现场管径较大(DN1408mm) 而且标定时管路的参比条件、流体种类、环境等与实际测量的高炉煤气不同, 特别是冶金工厂现场直管段长度不够, 工艺条件较复杂, 管道粗糙度对流速
分布系数的影响随使用时间改变, 很难掌握, 特别是干扰系数γ, 其定义是流量计所处管段前后阻力件之间直管段长度不足所引起的仪表系数变化的修正系数, 但此修正系数目前还缺乏成熟的试验数据, 造成准确标定的难以实施。据有关资料显示, 一般可在现场直接校验确定。而现场校验存在的问题较多, 因而难免测量中产生附加误差。计量部门可以根据新装并正常运行时的计量数据、生产状况、产量等情况作为参考,
将仪表计量检测数据升华为计量结算数据。
三、节能效果计算
以前的计量装置为圆缺孔板:
Qmax=127710m3/h, ΔPmax=4000Pa; 管 道 工 作 压 力10kPa, 管道直径DN1408mm, 圆缺高度为649.6mm, h/D=0.4614, 其直径比β=0.671, 长久压力损失参照孔板的压损公式:
则, ΔP=(1- 0.6711.9)×4000=2125.7Pa新安装的测管流量计:
Qmax=139625m3/h, ΔPmax=850Pa; 压力损失参照插入式涡街流量计的压损公式:
则, ΔP≈ρv2=1.33×24.9=33.1Pa长久压损的差值为:
ΔP1=2125.7- 33.1=2092.6Pa用圆缺孔板多消耗的功率(能耗计算式):
从以上计算可以看出, 将原用的圆缺孔板换为测管流量计后, 长久压力损失比用圆缺孔板时减少了98.5%,每年节约的电费达444301元, 节能效果十分明显。
四、结束语
均速管流量计系统使用一年多, 未发现测管被堵塞的现象, 而且原来使用的圆缺孔板的压力损失大大降低了, 其*显著的特点是节能，对管道压力仅有10kPa的高炉煤气来说, 换一个测管检测装置即可减少2kPa的长久压力损失，仪表按工艺参数, 根据有关标准与建议、国家与行业标准进行温度、压力补偿, 计量数据稳定, 满足了工艺要求。
