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弯管流量计在测量上升管流量中的优势

更新时间:2009-03-28

随着国内外计量仪器的发展,精确的计量仪器越来越受到重视。流量计量仪表在很多方面都有应用,例如在热电厂中,准确的流量计量在工艺控制、成本预算、能量的计量考核等方面有很重要的作用,想要满足工况的需要以及维护方便,精确、平稳的计量仪器是很有必要的[1-2];在目前的制盐厂家当中,很多公司采用的是孔板流量计,虽然孔板流量计也存在着很多优点,但是随着时间的推移以及设备的不断改进,它的一些缺点慢慢的显示出来,孔板流量计的压力不够而且精度也不是很准确,所以迫切需要一种新的流量计来代替孔板流量计。节流孔板、标注喷嘴等流量计都有一些不足,比如压力损失,关于这一点,弯管流量计就没有附加压力损失[3-5]。在一些传统的流量计,比如涡街流量计存在计量误差大,不抗振动,并且修正的时候需要考虑众多的因素等缺点,不能满足对流量的精确测量。弯管流量计具有精确度高、结构简单、使用方便等优点,广泛应用于各类计量等问题[6-7]

1 气体的计量

1.1 传统的计量器具

在天然气输送管计量中,采用的是标准孔板流量计,其精确性一般,要想保证在计量中的准确和有效,需要规范的操作、严格的管理才有可能提高孔板式流量计的精确性。在饱和蒸汽、过热蒸汽等流体中,采用的是标准孔板式流量计,因为会出现停汽现象,产生的冷凝水积存在管道的底部,在恢复通汽时引起两相流导致不能精确测量[8]。后来为了弥补这一缺点,采用环形孔板式流量计,让冷凝水沿着环形孔板流走,使其不会堆积,降低了计量误差,但是精确性也是一般。在计量蒸汽工况时,采用的是喷嘴流量计,如图1所示,在其直管长度不能满足标准规定的情况下,存在一定的系数误差,精确性不是很高[9]

  

图1 喷嘴流量计测量系统

除了这些问题之外,随着设备的改进和计量要求的提高,孔板流量计还存在着诸多的问题,比如在节流安装的过程当中难免会出现一些误差,孔板流量计适用于干净的介质,在介质层流的状态下测量效果最好,但是往往经常应用在多种场合下,纯净的介质和层流难以保证,有时候计量的管段不能够达到要求,也有时候有很多混入的杂质,都有可能降低孔板流量计的测量精度,从而加大测量的误差。

1.2 新型的计量器具

弯管流量计作为一种新型的计量器具,虽然问世时间不长,但是很多领域已经投入使用。在我国真空制盐的生产中,蒸汽的消耗会影响盐的成本,在蒸汽流量测量中,从以前的孔板流量计改成了弯管流量计,弯管流量计的诸多优点提高了蒸汽计量的准确性。在冶金企业的生产过程当中,烟气流量是一个很重要的参数,采用弯管流量计来进行测量,很好地满足了工艺操作的需要[10]

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这些年,弯管流量计在核电站领域得到了很好的发展,在核电反应堆的某一回路氦气的测量当中,弯管流量计因其很高的测量精度很受欢迎,在这个回路的工艺管道中,弯管流量计作为其中的组成部分,没有附加压力,相对于其它的流量计来说精确性提高了很多。在大亚湾核电站的蒸汽发生器结构中,基本上都是采用了弯管流量计对其流量进行准确测量[11]

(3)结构简单、没有附加的阻力损失。传感器有一个固定几何尺寸的90°弯头,弯头的加工精度很高,弯头是弯管流量计的核心部件,还有就是在传感器的内外两侧45°处各钻有一个4~13 mm 直径的导压孔,没有其他的元件设备,所以不会产生附加的阻力损失。每个传感器的流量系数是不一样的,因为他们几何尺寸各有不同[13]

2 弯管流量计的工作原理

(5)具有量程比大、精度高和小流量性能好的优点。弯管流量计的量程比为10:1,弯管流量计系统准确度优于1.0级,其完善的冷凝液位技术,保证了小流量的高精度测量。传感器口径范围宽,前后直管段要求不严格,流量计现场容易布置。弯管流量计应用口径已达DN10-DN1600,前后直管段只需保证前5D、后2D甚至更小[14]

  

图2 弯管流量计示意图 图3 弯管截图

(4)具有耐高压、耐磨性能好和使用寿命长的特点。在测量上升管流量过程当中,冷氦气只对弯管口径产生微小变化,对流量测量影响很小。弯管传感器和差压变送器通过导压管相连接,冷氦气与差压变送器没有直接接触,因此,转换器不会收到高压的影响,可以在高压的情况下安全的运行。弯管流量计不用定期的维护就可以保证很长的工作时间而且有较高的精度。

(1)安装方便。采用焊接,避免了因为流体在上升管漏夜产生的很多问题,减少了后期的维护,削减了经费开支;(2)不怕撞击,抗振动。弯管流量计在工作时不受外界撞击的影响,即便上升管流体有较高的流速,在测量中也能显示出较高的差压值,同时也能保持弯管流量计较高的测量精度[12]

  

图4 系统结构图

3 弯管流量计的测量优势

在民用建筑的施工过程中,为了更好地解决地下水的处理问题以及桩基质量问题,应做好前期勘察工作,尤其是对岩土地质情况的勘察。在勘察过程中,应对建筑场地中的不良地质现象予以关注,同时,还应对建筑所处地层进行分析。在对地层进行勘察的过程中,应做好对地层类别、成分以及坡度的记录,为实际施工工作提供参考。另外,还应对地基中的持力层和软弱土层的地质性质进行鉴定。另外,在实地勘察过程中,还应对水文等地质条件进行调查,并做好数据记录等工作。只有做好前期的勘察准备工作,才能为实际的施工提供准确的数据,进而为施工技术的应用奠定基础。

在贵溪冶炼厂中,曾经都使用的一般流量计来测各处的排气量,因其漏风率比较高,导致气体计量测量不准确,逐步采用了弯管流量计,尤其是在冶炼厂的闪速炉和转炉等排烟管道上,而且弯管流量计工艺操作简单,漏风率大大降低,减少了运营成本以及维护的费用。在冶炼厂的扩建和重建过程中,这种弯管流量计的投入,节约了大量的资金,并且获得了很好的收益。由此可见。弯管流量计的应用前景十分广阔,在热力、石化等方面弯管流量计也得到了很快的推广。

(6)测量数据可通过DSC或 PLC设备实现瞬时量、累计量、报表、打印等,还可以实现温压补偿等计算功能。

弯管传感器的系统构成也很简单,差压变送器可以将各种信号转换成标准信号,压力变送器及温度变送器分别将自己测出的信号输送到弯管流量计的主机当中,由显示仪表中的单片机进行计算与分析,这样得出的流量值就会显示在仪表盘中,系统结构如图4所示。

弯管流量计的计量方式为差压式计量,其原理很简单,流体经过弯道的时候,会产生约束,这种约束会让流体做圆周运动,其所遵循的规律和在物体空气中做的圆周规律相似,根据圆周定律公式流体经过弯道产生的离心力和流体的流速v与流体的质量以及弯道的半径r有关系。因为离心力的存在,在弯道的外侧会产生压差,只需要测出压差值就可以计算出流体的流量值。弯管流量计示意图和弯管截图如图2、图3所示。

参照张晓茹等[16]的方法,用无水乙醇将DPPH样品配置为0.1 mmol/L的DPPH乙醇溶液,并保存于棕色瓶中(临用前配)。取测定液2 mL及2 mL DPPH溶液到同一试管中,摇匀,室温下暗处静置30 min后测定其在波长517 nm下吸光度A1,同时测定2 mL DPPH溶液与2 mL无水乙醇混合液吸光度A0,以及2 mL测定液与2 mL无水乙醇混合液吸光度A2。自由基清除能力的计算公式:

2.部委和地方,以及各地推进EPC工程总承包的文件规定不统一。例如前期设计企业能否参与EPC工程总承包问题。住建部《房屋建筑和市政基础设施项目工程总承包管理办法》(征求意见稿)“招标人公开发包前完成的可行性研究报告、勘察设计文件的,发包前的可行性研究报告编制单位、勘察设计文件编制单位可以参与工程总承包项目的投标”。但地方规定不统一,浙江、湖北、广东、湖南等省市允许参与;北京、上海不允许。这就会出现工程总承包商明明在某地可以的具体操作在另地则面临不被许可的局面。

(7)在弯道中的取压口不容易堵塞。当气体中的杂质比较高时,可以反吹让杂质流走,它设置的取压口比较大,基本上这种情况出现的概率很低,即便在特殊情况下发生了一些故障,没有必要准备备用品,自行就能解决,所以可节省维护方面的费用。

(8)弯管流量计不但很准确,而且还很灵敏,重现性比较好。

两赴野村谷采风,写过几篇短文交差后,余返回梓山湖重操旧业,将豇豆藤和辣椒、番茄梗拔了,翻耕菜地,播种白萝卜、胡萝卜和西蓝花。未几日又接电话邀约,嘱余再续写几篇野村谷的农庄田园。命题倒是暗合笔者心意,这支秃笔在耕作之余一时也不知写些什么是好,笔舌亦口舌矣,便三往野村谷。

4 结论

通过弯管流量计和一般流量计的对比表明:采用弯管流量计测量上升管中的冷氦气的流量具有很高的精确性,提高了很高的准确数据,提高了蒸汽发生器的安全性。为以后弯管流量计测量流体方面提供了一定的参考依据。

参考文献

[1] 齐鄂荣, 曾玉红. 工程流体力学[M]. 武汉:武汉大学出版社, 2005:420-435.

[2] 高志强, 肖艳. 弯管流量计测量原理及应用[J]. 技术与应用, 2005, 11 (07):23-26.

[3] 崔绍铭, 李耸峰. 弯管流量计的测量原理及其应用[J]. 石油化工自动化. 2006, (04):76-78.

[4] 李志, 张金锋, 周振江, 等. 弯管流量计的研究和应用[J]. 计量学报. 2003, 24(03):50-56.

[5] Parlos A G, Rais O T. Nonlinear control of U-tube steam generators via H ∞, control[J]. Control Engineering Practice, 2000, 8(8): 921-936.

[6] 马竹梧. 弯管流量计的进展及其在工业中的应用与前景[J]. 冶金自动化, 2005, 29(03):5-8.

[7] 催绍铭, 李耸峰. 弯管流量计的测量原理及其应用[J]. 石油化工自动化. 2006,(04):76-78.

[8] 温良英, 李玉刚, 张正荣, 等. 利用弯管测量流量的理论与实践[J]. 工业计量. 2003, 13(06):27-30.

[9] 温良英, 李玉刚, 刘成全. 弯管特性及其在流量检测中的应用[J]. 工业加热. 2000(04):39-41.

[10] Lizhi, Wangchi. A Research on standardization of elbow flow meters[J]. Journal of Hebei Institute of Technology, 2004.

[11] 朱磊. 弯管流量计水流特性的数值模拟及流量系数的试验研究[D]. 西安: 西安理工大学, 2008.

[12] 杨婕, 李文婷, 任宁宁. 弯管流量计在供热计量系统中的应用优势[J]. 石油化工自动化, 2012, 48(3):76-79.

[13] 薛国民, 沈毅. 弯管流量计测量多相流实验研究[J]. 油气田地面工程, 2006, 25(10):10-11.

[14] 许国友, 李俊. 弯管流量计的工作原理及性能优势[J]. 工业计量, 2004(s1):227-228.

 
裴晓迟,李耀刚,龙海洋,楚京
《华北理工大学学报(自然科学版)》2018年第02期文献

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