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變面積孔板流量計在蒸汽計量中的應(yīng)用
發(fā)布時間:2019-06-24

  變面積孔板流量計是一種新型差壓式流量計,范圍度寬,可測范圍100:1,測量精度高,精確度土1%,尤其適蒸汽計量使用。
概述
  傳統(tǒng)的孔板流量計最大的不足是在被測流量相對于滿量程流量較小時,差壓信號很小,這一缺點(diǎn)大大影響其測量的范圍度和精度。校準(zhǔn)證書中一般是按校準(zhǔn)的等級來劃分。比如壓力校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。變面積可變壓頭孔板流量計,由于突出的優(yōu)點(diǎn),使得在測量范圍度要求大、測量精確度要求高、振動較明顯等場合得到了一般應(yīng)用。典型產(chǎn)品有英國斯派莎克的GLLFLO等。
變面積孔板流量計工作原理
  線性孔板又稱彈性加載可變面積可變壓頭孔板,曲面圓錐體在彈簧力的作用下來回移動,其流通面積隨流量大小而自動變化,使輸出信號(差壓)與流量成線性關(guān)系,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

  在孔板流量計中,當(dāng)流體流過開孔面積為A的孔板時,流量創(chuàng)。孔板前后產(chǎn)生的差壓之間有如下關(guān)系:


  在圖1所示的變而積孔板流量計中,于孔板處插入一個紡錘形錐體,由差壓引起的活塞一彈簧組件的壓縮量(活塞的移動1離)為X,則:

  由式可知,流量與差壓成線性關(guān)系,所以取出差壓信號即可得到流量。
3.變面積孔板流量計特點(diǎn)
3.1.范圍度寬
  變面積孔板流量計的差旅信號’。流星成線性關(guān)系,可測范圍為l00:1,因此,對于流量變化大的測量對象,一臺流量計就可解決,能適應(yīng)蒸汽、燃油測量的日夜及冬夏季負(fù)荷變化。
3.2.精度高
  流量計出前逐臺經(jīng)過水標(biāo)定,并進(jìn)行多項(xiàng)補(bǔ)償最大比例偏差為士1%
3.3.直管段要求低
  由于孔板的變面積設(shè)計,使其成為在高雷諾數(shù)條件下工作的測量機(jī)構(gòu),可在緊靠彎管、一三通下游的部位進(jìn)行測量(為了保證測量精度,制造還是要求上游直管段≥6倍管徑,下游直管段≥3倍管徑)。
3.4.耐振性好
  在振動較大的惡劣場所,人們總是抱怨振動對準(zhǔn)確的影響,變面積孔板則和一般的孔板計量一樣是有很好的抗振動性能,以保證計一量準(zhǔn)確。計量檢測率是指檢測器具的數(shù)量跟公司所有器具的比例。
4.保證測量精度的措施
4.1.逐臺用水標(biāo)定
  從式2和3可知,只要線性孔板,f,的彈簧線性好,而且活塞被加仁成理想形狀,使得流通面積A與位移X的1/2次方成線性關(guān)系,就能使片壓與流量之間的線性關(guān)系成立。由于活塞的曲面加工可能會存在偏差,采用了逐臺標(biāo)定的方法消除影響。逐臺標(biāo)定是以水為介質(zhì),不同G徑均選擇14個標(biāo)定點(diǎn),其中流量較小時,標(biāo)定點(diǎn)排得較密,圖2所示為一臺DN200變面積子版流量計的標(biāo)定曲線,(1英寸水柱一249.0889Pa)。

  利用標(biāo)定數(shù)據(jù)對變面積孔板流量計的非線性偏差進(jìn)行校正還需借助于流量二次表。具體做法是將標(biāo)定數(shù)據(jù)寫入二次表中的折線表,然后二次表根據(jù)輸入的差壓信號(電流值)用杳表和線性內(nèi)插的方法求得水流量值9mn。得到水流量值還不是最終目的,因?yàn)楸粶y流體不一定是水,當(dāng)被測流體為其他液體時,用式進(jìn)行密度校正。

4.2.雷諾數(shù)校正
  孔板流量計的流量系數(shù)同雷諾數(shù)之問有確定的函數(shù)關(guān)系,當(dāng)質(zhì)量流量變化時,雷諾數(shù)成正比變化,因而引起流量系數(shù)的變化。在變面積孔板流量計中,采用較簡單的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行雷諾數(shù)校正。

  但若計算結(jié)果大于m值時,則取kre=m。n和m數(shù)值同于孔板的口徑DN有關(guān),己經(jīng)固化在制造商提供的流量二次表內(nèi)。
3.溫度影響及其校正
  溫度影響變面積孔板流量計使之產(chǎn)生偏差主要通過三條途徑:
a.流體溫度變化引起流體密度變化、從而導(dǎo)致差壓與流量之間的關(guān)系變化。
b.流體溫度變化引起管道內(nèi)徑、孔板開孔直徑以及活塞幾何尺寸的變化,溫度升高,環(huán)隙面積增大,導(dǎo)致流量計示值有偏低趨勢。
c.流體溫度變化,變面積孔板流量計中的承載彈簧溫度相應(yīng)變化,引起式2中的彈性常數(shù)K2發(fā)生變化。溫度升高,K2減小,活塞位移x增大。
  上述三條途徑對流量示值的影響都可以進(jìn)行校正,其中途徑а。可由下式10中的流體密度進(jìn)行補(bǔ)償。在線性孔板用來測量蒸汽流量時,流體溫度作為自變量,參與查蒸汽密度表。從而可由二次表自動進(jìn)行此項(xiàng)補(bǔ)償。
  上述途徑b和c流量示值的影響關(guān)系較復(fù)雜,在變面積孔板流量計中,采用式8所示的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行校正:

  此項(xiàng)校正也是在流量二次表中完成的,其中t為來自溫度傳感器(變送器)的流體溫度信號。


  可膨脹性校正也在流量二次表中完成,由二次表進(jìn)行在線計算。
4.5蒸汽質(zhì)量流量的計算
  用變面積孔板型流量計測量蒸汽流量時,蒸汽質(zhì)量流量在二次表中由式10計算得到:

5.安裝和使用
變面積孔板流量計的安裝示意圖
變面積孔板型流量計的安裝如圖3所示。
①水平度要求
  線性孔板應(yīng)安裝在水平管道上,其原因是線性孔板內(nèi)部的紡錘形活塞及承載彈簧都有一定的重量,如果管道傾斜此重力勢必引起輸出差壓信號的漂移。
②引壓管的引向如圖Z-所示。如果線性孔板安裝位置很高,考慮維修的方便,可以將差壓變送器安裝在維修人員便于接近的位置,但應(yīng)按儀表安裝規(guī)程保證引壓管的坡度,確保引壓管內(nèi)充滿冷凝水,以利差壓信號的不失真?zhèn)鬟f。
③用變面積孔板流量計測量減溫減壓器前(或后)蒸汽流量時,安裝部位應(yīng)盡量遠(yuǎn)離減溫減壓器設(shè)備,因?yàn)闇p溫減壓器振動都較大,更重要的是減溫減壓過程引起的流動脈動容易引起流量示值升高,遠(yuǎn)離脈動源可因脈動幅值的衰減而減小影響。但總的來說,相同的脈動條件對變面積孔板流量計的影響要比標(biāo)準(zhǔn)孔板小得多,這是因?yàn)樽兠娣e孔板流量計的變截面特性,使得流過節(jié)流部位的流速比標(biāo)準(zhǔn)孔板高。
6流量二次表的功能、特點(diǎn)、要求
6.1下限流量計費(fèi)功能
  任何流量計都有保證精確度的最小流量和可測量最小流量,如果流量進(jìn)一步減小,將會出現(xiàn)精確度無法保證或小信號切除的情況,這對貿(mào)易計量來說是不公正的。
  在流量積算儀中,分別設(shè)定“下限流量約定值”和“下限收費(fèi)流量”。儀表運(yùn)行后,如果實(shí)際流量小于“下限流量約定值”,即以“下限收費(fèi)流量”取代實(shí)際流量進(jìn)行積算。
6.2停汽判斷功能
  有些用戶在休息天將蒸汽完全關(guān)閉,停止用汽,這時不能再按“下限收費(fèi)流量”計費(fèi),方法是由儀表根據(jù)停汽后流體溫度、壓力參數(shù)的變化作出判斷,判斷結(jié)果一旦為“停汽”,即停止積算。
6.3超計劃耗用計費(fèi)功能
流量計如果超過設(shè)定范圍運(yùn)行,一般均導(dǎo)致計量值偏低。除此之外,在熱網(wǎng)中如果超計劃耗能,還將影響熱網(wǎng)的供熱品質(zhì)。這不僅損害供方利益,而且損害其他用戶利益。因此,,熱力公司一般同需方約定最大用能量,如果超過此量,一般約定加1倍或數(shù)倍收費(fèi)。
   智能流量積算儀可設(shè)定兩個參數(shù),分別是“最大耗用流量”和“超用費(fèi)率”。儀表運(yùn)行時,依次顯示兩個瞬時流量,一個是“實(shí)際流量”,另一個是“收費(fèi)流量”。
6.4掉電記錄功能
用于熱能計量的表計在電源中斷后,累積值雖能保持但不會繼續(xù)增加。有時需方為了少付熱費(fèi),就將儀表電源拉掉一段時間。流量積算儀的掉電記錄功能可以將掉電事件一次不漏地記錄下來。當(dāng)主電源掉電時,儀表自動記下內(nèi)部實(shí)時時鐘所指的日期和時間,
當(dāng)主電源恢復(fù)供電時,儀表再一次記下實(shí)時時鐘所指的日期和時間。
6.5定時抄表功能
  定時抄表功能,就是儀表在抄表員所指定的抄表時刻(在菜單中預(yù)先設(shè)置),讀取流量累積值并存放在儀表的一個單元中。將全廠流量積算儀設(shè)置同一抄表時間,抄表人員巡回路線和時間的差異都不影響抄錄結(jié)果,因此有利十分表和總表的平衡計算。
6.6無紙記錄功能
  有許多流量測量系統(tǒng)都希望具備記錄功能,記下重要數(shù)據(jù)和信息。在智能流量積算儀中加上一片海量存儲器,在軟件的支持下,使儀表具有無紙記錄功能,從而可收到簡單、可靠、價廉、存儲的信息量大的效果。
4.可膨脹性校正
  節(jié)流式差壓流量計用來測量蒸汽、氣體流量時,必須進(jìn)行流體的可膨脹性校正。依據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn),在變面積孔板流量計中用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行校正:
可膨脹性校正也在流量二次表中完成,由二次表進(jìn)行在線計算。
5.蒸汽質(zhì)量流量的計算
  用變面積孔板型流量計測量蒸汽流量時,蒸汽質(zhì)量流量在二次表中由式計算得到:
結(jié)束語
①變面積孔板流量計是新一代孔板流量計,測量范圍度大,測量精確度高,在渦街流量計不能勝任的許多惡劣場所,在普通孔板流量計不能勝任的要求高的場合,變面積孔板流量計均能顯示其獨(dú)特的優(yōu)越性,是在傳統(tǒng)孔板差壓式流量計基礎(chǔ)上的飛躍。
②國產(chǎn)化的智能流量積算儀,結(jié)合中國實(shí)際增設(shè)的許多功能,在熱能貿(mào)易計量中有實(shí)際效果,為維護(hù)熱力公司的合法權(quán)益作出貢獻(xiàn)。

 

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