开封市中仪流量仪表有限公司
阅读:429发布时间:2022-1-6
文丘里等节流装置应用领域极其广泛,封闭管道各种测量对象都有应用:常压、高压、真空、常温、高温、低温;流体方面,单相、混相、洁净、脏污;流动条件方面:亚音速流、临界流、脉动流;工作状态方面,管径方面,从几毫米到几米。并且在上述各方面都有大量的理论和实践的资料可供参考。
文丘里等节流装置三个组成部分一直在更新发展着,尤其80年代以后借助微电子技术、计算机技术、新材料及*加工技术的发展,差压转换和流量显示计算部分有突破性进展。文丘里等节流装置无论可靠性,精确度及功能多样化已今非昔比。近年一些创新思路,如一体式、定值节流件等的开发更使它有中兴的感觉。
文丘里等节流装置的关键部分--检测件是最难更新换代的部分,现在亦有了新的发展思路,即把流量测量工作者、流体力学与计算机技术工作者三方面人员的特长结合起来可以有效地攻下这个堡垒。可以预计,文丘里等节流装置在流量计中仍会占据重要的位置。
选用考虑因素的五个方面为仪表性能、流体特性、安装条件、环境条件和经济因素,现分述如下。
1仪表性能方面
(1) 精确度、重复性、线性度、流量范围和范围度
标准节流装置规定有严格的使用范围,包括管径、节流件孔径、直径比、雷诺数范围、管壁粗糙度等。在这些使用范围内可以应用标准文件(GB/T 2624)中提供的流出系数和可膨胀性系数,如表4.4所示。应该指出,非标准节流装置的使用范围及其计算式仅作参考,一般来说,它要可靠地应用还是实流校准为好。如果节流装置进行个别实流校准,则其使用范围不受表列参数限制,例如开封仪表厂曾实流校准管径达DN1600的文丘里管流量计用于水流量计量,又如标准规定管径应不小于DN50,现在使用的小管径节流装置则远低于此值,但是它们必须逐台进行个别校准才能投用。由表4.4可见,标准喷嘴的流出系数的不确定度远大于标准孔板,这是由于廓形节流件的精确复制比较困难,如果标准喷嘴进行实流校准,则亦可得高精确度。文丘里等节流装置的精确度在很大程度上决定于现场的使用条件,如果节流装置的制造质量符合要求,则影响因素主要为两方面:流体的物性参数的确定和流体流动特性是否符合标准要求。这两方面我们在流体特性和安装条件中再谈。
整套流量计的精确度还决定于差压变送器和流量显示仪的精确度。目前有一种倾向尽量采用高精度的差压变送器,在流量测量不确定度计算式可以看到,当其他参数的精确度不高时采用高精度差压变送器并不能起多大作用。流量显示仪的作用主要在监视运行参数的稳定性等方面,它的数据转换精度一般是无问题的。因此,要提高测量的精确度应有一个全面估计,这样才能作出技术经济性方案的选择。
我们再次强调,文丘里等节流装置是一种从设计、制造到安装使用要求很严格的仪表,任何一个环节的失误都会产生很大的误差,反过来说,如果你严格遵循标准规定,它的精确测量是可保证的。文丘里等节流装置的重复性与其他流量计(电磁式,容积式,涡轮,涡街等)相比要低,其原因为输出信号为模拟值易受干扰,尤其差压引压管线这一环节易使信号产生干扰波动,正是由于重复性不高,影响到其精确度的提高。
文丘里等节流装置的输出信号与流量为平方关系,是非线性仪表,这是造成范围度窄的原因,实际上节流装置在广阔的雷诺数范围内其流出系数是稳定的,因此目前采用两种(或多种)量程的差压变送器可以拓宽其范围度(大于10:1以上)。近年已投用的弹性加载变面积变压头节流装置则应用其他工作原理增加其范围度(可达100:1)。
⑵压力损失
文丘里等节流装置压力损失大是它的一个弱点,但是若仔细分析一下这里还有一些选用时可以选择的余地。在文丘里等节流装置各类节流装置中孔板和喷嘴是压损较大的节流件,不过这里亦有差别。在同样的流量及β值时喷嘴的压损只为孔板压损的30%-50%,也就是说喷嘴是较低压损的。各种流量管(文丘里管、道尔管、罗洛斯管、通用文丘里管等)则是低压损的节流装置,它们压损仅为孔板的20%,甚至低达5%-10%。这些节流装置的开发应用是今后一个努力方向。当然,另一类动压头式文丘里等节流装置(均速管流量计)则以低压损著称。
2 流体特性方面
流体特性分两方面考虑。
⑴流体的腐蚀、磨蚀、结垢、脏污等
这些特性对流量计使用的可靠性造成很大的威胁。文丘里等节流装置是以几何尺寸来确定流量与信号的关系的,在长期使用中保持几何尺寸恒定成为保证测量精确度不变的关键因素。在使用中几何尺寸变化不易觉察,也就是说流量特性已变而不知道,这是很危险的。如何对付这个困难问题仍在探索中,例如采用可换孔板节流装置就是为了便于检查而采取的措施,另外采用并联测量管路可以定期检查清洗等等。流体的上述特性甚至用户都不一定*掌握的,需要了解流体这些特性以便采取预防措施,在不明确的情况下有时需要进行一些试验。
(2)流体物性参数的确定
流体物性参数包括密度、粘度、等熵指数、湿度等,这些参数有的直接进入流量方程,有的对流出系数、可膨胀性系数等产生影响。在这些参数中密度是最重要的。对密度的精确度与对差压的精确度有同等数量级的要求,但是密度的精确确定却遇到了困难,它是影响文丘里等节流装置精确度提高的一个重要原因。密度精确度不高的原因是,一般借助密度与组分、压力和温度的函数关系确定它,但是这个关系式的精确度数量往往并不明确,尤其对于混合物普遍缺乏精确的函数式。在这种情况下采用密度计测量是较好的,但是遗憾的是目前密度计品种规格不能满足实际需要,并且价格贵,可靠性不高亦阻碍其广泛使用。
粘度的精确度要求可以低些,它是用来计算雷诺数的,而雷诺数对流出系数的影响并不敏感;粘度的另一作用是确定被测介质是否为牛顿流体,目前流量测量标准都限定被测介质应为牛顿流体。而由于石油化工等工业的发展,愈来愈多非牛顿流体需要测量,因此粘度这个参数今后会引起更大的重视的。
流体物性参数的确定除混合流体外,在高参数(高压、高温、低温等)领域遇到了困难。许多物性参数缺乏高参数下的数据。
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