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一、儀表概述:
彎管流量計與傳統的孔板流量計一樣同屬于差壓式流量計的范疇,只是彎管流量計產(chǎn)生差壓的方式與孔板流量計不同,孔板是利用流體的縮放原理產(chǎn)生差壓的,而彎管傳感器是利用流體的慣性原理產(chǎn)生差壓的。
既繼承了差壓式流量計結構簡(jiǎn)單、性能穩定、測量的優(yōu)點(diǎn),又克服了差壓式流量計壓力損失大、容易堵塞、維護困難等缺點(diǎn)。彎管流量計以其突出的節能效果、高穩定性、高準確性、高適應性,在熱力、熱電、冶金、石化行業(yè)的蒸汽、煤氣、天然氣、冷熱水、油、空氣、乙炔、硫化氫、二氧化碳兩相流等介質(zhì)測量中迅速推廣。
二、測量原理:
彎管流量計的測量原理是當流體在某一溫度某一壓力的條件下流過(guò)一個(gè)管道,當其流經(jīng)轉彎時(shí),該流體將做相應的圓周旋轉運動(dòng)。根據流體強制旋流理論,流體在管道內作圓周運動(dòng)與固體在空間狀態(tài)下作圓周運動(dòng)類(lèi)似,因此流體必然會(huì )產(chǎn)生慣性離心力,該離心力的大小與流體的流速、流體的密度以及作圓周運動(dòng)的曲率半徑(也就是彎管傳感器的曲率半徑)等因素有關(guān)。
由于彎管傳感器曲率半徑是已知的,流過(guò)彎管傳感器的流體密度又可通過(guò)對流體的溫度、壓力等參數的測定利用主機的計算機準確地求得,因此在彎管傳感器上產(chǎn)生的離心力的大小就只是流體流速的函數。只要測出離心力的大小,就可測出流體在管道內的流速,將流速乘以管道的截面積和流體的密度,流體的流量即可計算確定。其計算關(guān)系如下:
式①給出了流過(guò)彎管流體的平均流速和差壓值的函數表達式:
V=a[(P1-P2)/ρ]β--------①
其中:V---流體的平均流速;
a---綜合流量系數,a=f(彎管彎徑比、雷諾數、介質(zhì)動(dòng)力粘度、管道粗糙度等),其中尤以彎徑比的影響zui為重要:
P1-P2-----彎管內、外側壓力差;
ρ----流體的密度;
β----指數;
計算出平均流速V,就可得出計算流量的函數表達式:
Q=S*V*ρ-----------②
式中:
S --彎管橫截面積;
V--流體的平均流速; 適用范圍
1、公稱(chēng)直徑:25mm≤DN≤2000mm
2、公稱(chēng)壓力:PN≤10MPa
3、介質(zhì)溫度:t≤450℃(t>450℃訂貨時(shí)通知)
4、雷諾數范圍:ReD>104
5、精度等級:1級,1.5級
6、R/D≥1.25
三、結構形式:
彎管式流量計的一次傳感元件—彎管傳感器依安裝管線(xiàn)上的不同分為如下三種:
1、90°彎管傳感器—用于工藝管線(xiàn)90 °轉彎連接處,替代原彎頭;
2、180°彎管傳感器—用于直管線(xiàn)上,替代部分直管段;
3、135°彎管傳感器—用于工藝管線(xiàn)135 °轉彎連接處,替代原彎頭。
不同彎管傳感器上焊接的兩小段直管稱(chēng)之為取壓體,彎管弧長(cháng)較大的一方位正壓測90°和135°彎管傳感器依據安裝工藝管線(xiàn)轉彎所形成的平面細分為如下三種:
1、正壓測在上垂直安裝彎管傳感器—轉彎形成的平面為鉛垂面且轉彎的彎頭弧長(cháng)大的一方在上面;
2、負壓測在上垂直安裝彎管傳感器—轉彎形成的平面為鉛垂面且轉彎的彎頭弧長(cháng)大的一方在下面;
3、水平安裝彎管傳感器—轉彎形成的平面為水平面180°彎管傳感器只有水平安裝形式,其它安裝形式無(wú)意義。
四、測量介質(zhì):
1、液體:熱水、冷水、化工液、輕體質(zhì)油。
2、氣體:高爐煤氣、焦爐煤氣、各種單組分多組分氣體。
3、過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽。
4、壓縮空氣。
5、天然氣,火炬氣,液化氣。
五、基本優(yōu)點(diǎn):
1、無(wú)附加阻力損失、節省流體輸送的動(dòng)力消耗、降低運行費用;
2、安裝方便、無(wú)泄漏、免維護、耐磨損、可直接焊接安裝在管道上;
3、耐高溫、耐腐蝕、抗震動(dòng)、抗沖擊、抗磁性能好;
4、適應性強、量程范圍寬、直管段要求低;
5、測量精度高,重現性好;測量精度可達±1%以上,重現性則高達0.2%;
6、使用壽命長(cháng)。
六、結構特點(diǎn)與適應性:
系統構成:
彎管流量計屬于差壓式流量計的一種,其中彎管傳感器、二次儀表或轉換器、差壓變送器是系統*的部分。壓力變送器、冷凝器、溫度組件(可以用pt100鉑電阻或其和溫度變送器的組合)可根據測量介質(zhì)工況條件和實(shí)際生產(chǎn)要求而相應取舍。彎管傳感器是一個(gè)有著(zhù)確定的幾何尺寸的90℃彎頭。
結構特點(diǎn):
1、彎管傳感器具有+1.5%以上,二次表具有重現性精度+0.2%,是保證管流量計獲得高精度測量結果的基礎。彎管流量計的系統測量精度可達+1.0%
2、是一種節能型的流量測量裝置。彎管傳感器耐磨損,呆保證長(cháng)周期穩定工作。
3、彎管傳感器可采用直接焊接式安裝,或采用法蘭式連接安裝方式,解決了“跑冒滴漏"等問(wèn)題,大大減輕了現場(chǎng)維修工作量,節省維修費用。
適應性好:
1、彎管可測量蒸汽、氣體、液體等各種流體,它能耐高溫、高壓、腐蝕,即使在流體中夾帶少量顆粒物和絮狀物同樣可以工作。
2、彎管傳感器幾乎可以在任何復雜、惡劣的環(huán)境條件下工作,如高溫、粉塵、震動(dòng)、潮濕等不利因素,彎管傳感器都能正常工作,量程比10:1以上。
3、彎管傳感器對于直管段的要求相對較低,一般達到前五D后二D即可正常工作。
4、無(wú)論哪一種彎管傳感器,彎管弧長(cháng)大的一方為正壓側,接差壓變送器的正壓(差壓變送器說(shuō)明書(shū)中詳細介質(zhì)和標注)。事實(shí)上,彎管傳感器采用安裝在測量管道的九十度轉彎處,其空間安裝狀態(tài)原則上可以是任意的,也就是說(shuō)彎管傳感器在安裝時(shí)沒(méi)有嚴格的方位或方向要求。
七、技術(shù)指標:
適用范圍(特殊管材可有更廣大的適用范圍)
1、介質(zhì):所有單相流體或者可認為是單相流體的氣體、液體、蒸汽等介質(zhì)都可以應用彎管流量計來(lái)進(jìn)行流量測量。
2、管徑:φ25~φ2000mm(或矩形大管道)。
3、流速:0.3~8m/s(液體介質(zhì))7~80m/s(氣體和蒸汽)。
4、溫度:0~600℃。
5、壓力:0~10Mpa。
6、測量精度:彎管傳感器的重復轉換精度+≤0.2%,二次儀表的精度+0.2%,彎管流量計配套使用的差壓、溫度、壓力變送器的精度等級應達到+≤0.5%以上的精度要求。系統測量準確度0.5~1.5級。
八、基本組成及各部件功能如下:
1、彎管傳感器:整流并輸出差壓信號,其幾何結構尺寸的準確性是測量精度的保障。
2、一次閥:液體及氣體測量一般選用直通針型閥或角閥,蒸氣采用高溫針型閥或焊接閥。
3、排污閥:液體及氣體測量時(shí)一般選用二通針型閥,蒸氣采用高溫針型閥或焊接閥。
4、導壓管:差壓變送器與彎管傳管器連接用;采用14X2或16X3的無(wú)縫鋼管,其長(cháng)度視差壓變送器與彎管傳感器的現場(chǎng)安裝距離面定,一般由用戶(hù)自備。
5、盤(pán)式冷凝器:蒸氣測量*附件;與彎管傳感器連接,平衡正負壓側液位。
6、三閥組:與差壓變送器連接,度要為調零點(diǎn)時(shí)使用。
7、差壓變送器:測量彎管傳感器內外側壓力差,轉換為4~20mA標準電流信號。
8、壓力變送器:過(guò)熱蒸氣及其他氣體測量中,壓力波動(dòng)較大時(shí)為*件;飽和蒸氣可以選擇壓力變送器,作用于測量介質(zhì)壓力,對流量實(shí)時(shí)補償。
9、溫度組件:當測量介質(zhì)溫度波動(dòng)較大時(shí)為備件,當用于供熱量計量時(shí),需選用2臺溫度組件,作用介質(zhì)溫度,對流量實(shí)時(shí)補償并參加供熱水熱量計算。
10、二次儀表(或流量轉換器):通過(guò)信號線(xiàn)與現場(chǎng)變送器連接,信號線(xiàn):采用直徑1.0m㎡的雙苡屏蔽電纜,其長(cháng)度視變送器與二次儀表距離而定,一般由用戶(hù)自備。計算(顯示)流量、熱量、溫度、壓力等參數,串行接口有RS232或RS485,可配接計算機系統,模擬量輸出有4-20mA或1-5V,供用戶(hù)選擇。
九、彎管流量傳感器安裝要求:
彎管傳感器采用焊接法安裝在測量管道的九十度轉彎處,其空間安裝狀態(tài)原則上可以是任意的,也就是說(shuō)彎管傳感器在安裝時(shí)沒(méi)有嚴格的方位或方向要求,總體來(lái)說(shuō)有以下四種安裝狀態(tài)可供選擇:
1、水平轉水平;
2、正壓測在上垂直安裝;
3、正壓測在下垂直安裝;
4、任意空間狀態(tài)。
以上四種狀態(tài)在彎管傳感器安裝時(shí)原則上都可以使用,但對于有些被測介質(zhì),選擇適當的安裝狀態(tài),既可以大大簡(jiǎn)化安裝、調試工作,又對提高系統測量精度大有好處。因此如何正確選擇彎管傳感器的安裝狀態(tài)是十分重要的。
十、安裝注意事項:
1、對L型彎管流量計傳感器安裝時(shí):
a、首先截取兩段與取壓彎管相同管徑的直管段,長(cháng)度在1倍直徑以上。
b、在條件較好的平臺(或平地)上,將截取的兩段直管段與取壓彎管焊接,呈90o垂直狀態(tài),并保證焊接質(zhì)量。
c、將預制好的管道上架與工藝管道焊接。
d、彎管傳感器與工藝管道焊接,盡可能使其在水平空間狀態(tài)下工作。當現場(chǎng)不具備水平安裝條件時(shí),可在垂直空間狀態(tài)下安裝。
2、S型彎管流量傳感器與工藝管道采用法蘭連接,可按傳感器標志流向,與工藝管道呈水平空間狀態(tài)對接。
3、彎管流量傳感器安裝時(shí),前端直管段長(cháng)度應大于5倍直徑,后端直管段長(cháng)度應大于2倍直徑。
十一、投運前的檢查:
1、檢查各變送器(含差壓、壓力及溫度變送器)的配管、安裝及接線(xiàn)是否正確。
2、檢查所有焊裝接口、絲扣接頭是否做到嚴密、不泄露。
3、檢查二次儀表接線(xiàn)是否正確,與各變送器之間的接線(xiàn)是否正確,重點(diǎn)檢查電源接頭位置。
4、上述檢查無(wú)誤后,接通二次儀表供電電源。