传统环形节流装置的应用与发展- 流量计报价-流量计选型-液位计价格 ...
传统环形节流装置的应用与发展 [原创 2010-06-17 08:53:26]   
目前国内新型流量计不断涌现、诸如电磁流量计、超声波流量计等新兴流量计技术不断拓展,冲击了传统差压式流量计的市场,是经典的节流装置市场占有率有所下降。而在已建工程中,它的安装台数仍十分庞大,也积累了丰富的使用经验,许多一线的工程技术人员还是习惯选用它,如何改进、用好这类仪表就成为一个方兴未艾,较为活跃的研究领域。差压节流时一种古老的流量仪表,至今已有百年的历史。节流装置可以承受高温高压,耐腐蚀等恶劣工作环境,人们经过长期实践,总结了它的使用特性和参数,建立了对应的标准数据库,这是一种技术成熟的标志,使其成为当前{wy}的无需通过实流标定而可确定流量系数的流量计。国际标准化组织于2003年又对其进行了修订,新标准对经典式节流装置的应用提出了更为严格的条件,特别是不同程度地加长了前直管段长度,使其应用面临了一些困难。

在许多工业部门中,如火电的锅炉、天然气、石油的开采与输送,冶金、钢铁中产生的煤气,矿业开采中的选矿,以及采用液体或气体作为载体输送固体原料、产品……,这些流体多不“洁净”,而呈现双相或多相状态,如采用经典节流装置如孔板(图1),在运行中产生不少问题。由于孔板前后将产生2个滞流区,固相介质将滞留、堆积在这个区域中,日积月累,将缩小孔板中心的通道,引起较大的误差,严重时甚至无法正常工作。鉴于上述情况,早于上世纪五十年代,研制、推出了不少非标准节流装置,如偏心孔板、圆缺孔板、楔形流量计等。其共同的特点是迫使流动偏离中心,从管道下方流过,使较重的固态介质难以滞留,造成非对称的流动,从流动的效果来看与阻力件无异,使用中并不理想。

而环形孔板是其中较为典型效果较好的一种非标准节流装置。它早于1939年由美国学者Howell提出并进行了一些测试,并在上世纪六十年代由英国NEL再次进行了大量试验,推出了产品,开始应用于现场。而我国应用它是近十年的事。环形孔板(图3)的结构是在管道中同心地固定了一个圆板,而流体则从管道边缘的环形通道流过。它既未破坏流动的对称性,又使管道中不同比重的物质各行其道,比重大的物质从管道底部疏泄,比重轻的物质如气体、蒸汽从管道上部通过。实用表明,环形通道对上游直管段长度的要求,没有经典及非标准节流装置那样苛刻,这也是它的一个突出优点。不足的是,与经典节流装置比较,缺乏足够的试验数据,难以标准化,特别是在当量βT值接近0.9时,流量系数的变化较大,每台仪表都必须通过标定才能出厂。另外,其压损也较大。

上世纪80年代中期,也许是受环形孔板的启发,环形通道可以改善流场,无需过长的直管段,美国MCCROMETER公司推出了内锥式(V-cone)流量计。这种流量计的节流件是一个悬挂在管道中央的锥形体,它具有改善流场的作用。前锥角的约30°后锥角为150°。高压P1取自锥体前流体尚未节流加速的管壁;低压P2则取自后锥体中央,并通过内锥前方的支杆引出管外。其差压的平方根与流量成正比。计算公式与孔板类似,只需将环形通道的面积折合为孔板中心通道的面积、用当量β值进行计算。

实验表明,内锥形成了环形通道,且通道逐渐减小,迫使流体加速降压,由于流体在加速过程中有xx、减小漩涡、改善流场的作用。因此,它对前直管段的要求不仅比经典式节流装置小得多,也比环形孔板小一些。2003年3月国际标准化组织根据近年来对孔板进行的一系列试验及应用情况,进行了及时的更新和修正。新标准的多项修改中,对使用者而言密切有关的是进一步要求增长前直管段,一般将原来30D增长到了44D;这个要求在实际现场很难满足。新标准也建议可采用流动调整器以减小直管段长度,这样做又会增加成本及维护工作量,并非上策。在这种形势下,对直管段无苛求且可测脏污流体的环形通道节流装置应运而生,加上媒体、会议的大力宣传,近二年在我国形成了一股“内锥热”,在我国绝大多数的节流装置生产厂都纷纷生产、推出这种新产品,它较孔板确有不少优点。

内锥式生产厂商宣称这种流量计的xx度优于±0.5%,重复性优于0.1%,上游直管段仅需0~3D,下游为0~1D,压损很小,量程比可达15∶1,可测脏污流体……等。以上这些技术参数不少值得商榷,例如:

 (1) 直管段在阻力件(弯头、闸阀、歧管、变径管……)后,会产生漩涡及二次流,xx消失经测试需5~7D,内锥体虽有整流作用,但当流体还未到达内锥,未必可“遥控”整流,神奇到如厂家所描述的那样理想,甚至(如其附图所示)可达到均直流场,更是令人难以置信。

(2) 结构内锥体由一根支杆悬挂在管道中央,这种单臂悬挂从力学角度看不太稳定,易产生振动。为保证足够的刚性,势必要加粗支杆,而这样又破坏了流场的对称性。

(3) 取压点。内锥式仍通过测差压推算流量。它的高压取自内锥前管壁,并非流体的{zg}压力(总压),而此处由于阻力件的影响,尚可能存在漩涡及二次流;而低压取自后锥体中心,此处由于截面突然变大,是一个强烈的漩涡区,压力波动幅度较大,在这二处取差压推算流量未必合理。

(4) 准确度鉴于上述原因,准确度就难以达到(厂家甚至说优于)±0.5%,当然在试验室标定由于流场较为理想有可能得到较高的重复性,(这里强调是重复性不是准确度,准确度还应包括标定装置的不确定度),而实际应用的现场在无法保证试验室的流场条件时,也就无法保证所标定的准确度。

(5) 不可恢复压损在内锥后由于流通截面突然扩大,会产生强烈的漩涡。众所周知,它的产生、消失是一个不可逆的非等熵过程,会有较大的压力损失。(这也正是不少阻力件压损大的原因),内锥式流量计并非压损小的节能产品。

(6) 量程比厂商说量程比达到15∶1是可能的,而前提是必需采用智能式差压变送器。内锥式与孔板一样,流量都是正比于差压的平方根。孔板如也采用智能式变送器量程比也可达到15∶1,量程比大并非内锥式本身的优势。

梭式流量计是经我国专利局审定,于05年公布、授权,具有独立知识产权的专利产品,也是一种环形通道节流装置。它的主要结构及原理:梭形节流件用三个剖面为翼形的支杆固定在管道中。当前直管道较长时,由于环形通道的整流作用,管内流速分布较好,近于充分发展紊流,总压仅取一点,位于前锥体的中央,此处流体的动能全部转化为位能,应是流体的{zg}压力。而静压(低压)则取自环形通道最窄处的管壁上,位于二个支杆之间,相距约60°;当直管较短(L<5D)时,考虑管道中实际流速分布虽经梭体整流未必均衡、对称。因此,总压取自三翼形支杆上,每个支杆取3~4点,在整个环形通道上均匀分布了9~12点,这样在直管很短对,也能充分反映环形通道的流速分布。

整个梭体只起整流、导向作用,梭体可通过小孔沟通内外的压力,无论管道中流体有多高的压力,均与梭体无关。流量计的外壳(即管道)没有焊缝,因而可以将中心通道的文丘利管可承受更高的压力。

梭式流量计的尾部可使加速的流体在扩张的通道中,不分离的条件下,减速增压,动能逐步、充分地转化为位能,使不可恢复压损降至最小,因而是节能产品。
在直管道较短时,管内流体流向并不平行于轴线,所测总压未必为真实。梭式流量计在每个总压孔上嵌入了一种导流嘴,这种导流嘴早于1986年实验表明,在流向偏离±30°情况,均能充分反映真实的总压值的效果。

环形通道节流装置是一类对前管段长度要求不高,又可解决二相流量测量的仪表,也成为当前中较热门的课题之一,而优势与否仍有待实践证明,用户认可。况且它们都还未标准化,每台均需标定,大量推行尚需有一个过程,并非一朝一夕之事。由于影响流量仪表的因素较多,每一种产品都只能在某一领域中各尽所长,发挥作用,尚没有一种十分完善的、可取代其他一切的流量仪表。
安徽赛科环保科技有限公司
郑重声明:资讯 【传统环形节流装置的应用与发展- 流量计报价-流量计选型-液位计价格 ...】由 发布,版权归原作者及其所在单位,其原创性以及文中陈述文字和内容未经(企业库qiyeku.com)证实,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。若本文有侵犯到您的版权, 请你提供相关证明及申请并与我们联系(qiyeku # qq.com)或【在线投诉】,我们审核后将会尽快处理。
—— 相关资讯 ——