插入式流量計(jì)的安裝使用

插入式流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜的特點(diǎn)，而且和其它流量計(jì)相比，越是大口徑流量計(jì)，制造成本越低廉，適用于工業(yè)過程控制中的流量測(cè)量和大口徑管道的流體總量測(cè)量。點(diǎn)流型插入式流量計(jì)可選用插入渦輪、插入渦街或插入式電磁流量計(jì)，徑流型插入式流量計(jì)目前國內(nèi)一般只有差壓式均速管流量計(jì)(其它形式的流量計(jì)如均速管型插入式電磁流量計(jì)、多點(diǎn)插入型熱式質(zhì)量流量計(jì)等尚未得到廣泛應(yīng)用)。安裝使用時(shí)應(yīng)注意如下事項(xiàng)。

1.點(diǎn)流型插入式流量計(jì)

1)由于點(diǎn)流型插入式流量計(jì)的測(cè)量精度與管內(nèi)流速分布有著*為密切的關(guān)系，在現(xiàn)場(chǎng)安裝中，應(yīng)盡量避免在非充分發(fā)展管流中使用，條件允許時(shí)，儀表前后應(yīng)安裝足夠長的直管段，儀表上游應(yīng)盡量避免象空間彎頭這樣的能使流速分布嚴(yán)重畸變的阻流件以及復(fù)合阻流件。圖11-8所示的迎流偏角和俯仰角應(yīng)盡可能小，一般認(rèn)為偏角應(yīng)小于10°，俯仰角影響目前尚缺試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2)要正確使用點(diǎn)流型插入式流量計(jì)，應(yīng)詳細(xì)掌握使用現(xiàn)場(chǎng)的幾個(gè)條件，它們是儀表上游阻流件類型、上下游直管段長度和測(cè)量管道的詳細(xì)情況等。尤其是測(cè)量管道(傳感器殼體)的作用*為重要.它是點(diǎn)流型插入式流量計(jì)的五個(gè)組件之一，但生產(chǎn)廠家往往并不提供測(cè)量管道(傳感器殼體)。而流量計(jì)的幾個(gè)系數(shù)α、β, γ和截面積A幾乎都與測(cè)量管道有關(guān)。使用時(shí)應(yīng)對(duì)測(cè)量管的粗糙度、橫截面積以及與前后管段的關(guān)系應(yīng)有一個(gè)定量的了解。

粗糙度是影響流速分布系數(shù)α的主要參數(shù)之一，由于流體介質(zhì)的影響(如腐蝕、銹蝕、沾污等)，管壁粗糙度可能**間變化，現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)可按實(shí)測(cè)法確定。*先在一段長度為L的管段上測(cè)取壓力損失δρ，然后由式(11-18)計(jì)算流體阻力系數(shù)λ

式中，δρ是壓力損失(Pa); λ是流體阻力系數(shù);L是管段長度(m); D是管道內(nèi)徑(M); ρ是介質(zhì)密度(kg/m3);u是流速(m/s)。

根據(jù)上式得到的流體阻力系數(shù)λ，由柯爾布魯克(Cole-brook)公式(11-8)求得管壁粗糙度。

管道內(nèi)徑的實(shí)際值也往往無法準(zhǔn)確知道，在管道已經(jīng)連接好的現(xiàn)場(chǎng)情況下也可用實(shí)測(cè)法來確定。實(shí)測(cè)法可用外圓周實(shí)側(cè)法，在管道外測(cè)量管道外圓周長為L，則

式中，D是管道內(nèi)徑(m); A是管道橫截面積(m2); L是實(shí)測(cè)外圓周長(m); a是管道外表面局部突出物高度(m); δ是管壁厚度(m)。

測(cè)量管與前后管段的尺寸關(guān)系，如與上游管道尺寸有差異面形成臺(tái)階等，也會(huì)影響流速分布從而影響儀表測(cè)量精度.所以在現(xiàn)場(chǎng)安裝使用時(shí)必須充分認(rèn)識(shí)道測(cè)量管的重要性。

3)測(cè)量頭與被測(cè)管道大小的尺寸比例在大口徑管道系列的下限口徑(根據(jù)目前測(cè)量頭直徑一般為DN50，此下限口徑為DN1000)以下時(shí)，需用阻塞系數(shù)β來修正流量計(jì)的儀表系數(shù)。影響阻塞系數(shù)的因素有:插入桿與測(cè)量頭的迎流截面阻塞率，測(cè)量頭的類型，插入桿與引出管窗口的大小，測(cè)量頭的插入位置等。以阻塞率為參數(shù)的阻塞系數(shù)計(jì)算式(11-12)在其它影響因素確定的條件下才能正確使用。某些廠家使用的計(jì)算式(11-15)也尚缺乏試驗(yàn)基礎(chǔ)。在測(cè)量頭結(jié)構(gòu)尚未標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)候生產(chǎn)廠家為本廠產(chǎn)品進(jìn)行阻塞系數(shù)試驗(yàn)是必要的。

引出管窗口對(duì)流場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生干擾。為了取出測(cè)量頭(尤其是不斷流取出型)需有較大的窗口(一般為D100)，在窗口附近，流速分布將發(fā)生畸變，在大口徑管道系列下限口徑中應(yīng)特別注意。如果測(cè)量頭的插入位置在管道軸線處，則引出窗的影響基本上可以忽略。

表11-4為各種口徑下測(cè)量頭在不同插入位置受窗口影響的試驗(yàn)結(jié)果。表中，L/D為插入位置，括號(hào)外數(shù)據(jù)為該位置儀表系數(shù)與管道軸線處儀表系數(shù)的偏差，括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為考慮了點(diǎn)流速分布系數(shù)與阻塞系數(shù)后的偏差值。

由上可見，即使扣除了α和β影響，仍存在著平均偏差2.7% (L/D=0.313)和3.5% (L/D=0.123),顯然，這是因?yàn)榱髁坑?jì)算式中沒有考慮測(cè)量頭偏心時(shí)對(duì)流場(chǎng)的影響以及管壁對(duì)測(cè)量頭的影響。因此，對(duì)于口徑不是足夠大(如lm以上)管道，插入式流量計(jì)在偏離管道軸線處測(cè)量時(shí)，即使考慮α和β的修正。仍可能帶來(2一5)%的偏差。

所以，當(dāng)管道口徑不是很大時(shí)，安裝懸臂長度也不成問題時(shí)，插入式流量計(jì)測(cè)量頭應(yīng)盡量插到管道軸線處。

2.徑流型插入式流量計(jì)----均速管流量計(jì)

1)均速管流量計(jì)可以安裝在管道的任何平面上(水平、垂直或中間任何角度)。測(cè)量液體流量時(shí)，均速管流量計(jì)的接頭應(yīng)位于水平管道中心線以下(見圖11-7a);測(cè)*氣體流量時(shí)，流*計(jì)接頭應(yīng)位于水平管道中心線以上(見圖11-7b);測(cè)量蒸汽流量時(shí)，不管是水平管道還是垂直管道，均速管都應(yīng)水平安裝，同時(shí)應(yīng)注意均速管的兩個(gè)高低壓接頭應(yīng)處于同一水平面上。對(duì)于垂直管道，均速管流量計(jì)可安裝在管道水平面沿圓周360°的任何位置上。

2)測(cè)量管道的實(shí)際內(nèi)徑值對(duì)均速管流量計(jì)的測(cè)量有直接影響，使用時(shí)可采用外圓周實(shí)測(cè)法準(zhǔn)確地求得測(cè)量管道的內(nèi)徑。管徑對(duì)測(cè)量的影響主要表現(xiàn)在兩方面:一是影響管道截面積，從式(11-16)可知直接影響流*值;二是均速管檢測(cè)桿測(cè)量段長度與管道實(shí)際內(nèi)徑可能不符造成的測(cè)量誤差。廠家生產(chǎn)的均速管檢測(cè)桿長度一般是按公稱通徑設(shè)計(jì)的，而現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)管道的實(shí)際內(nèi)徑往往與公稱通徑不符合。安裝時(shí)，如果實(shí)際管徑偏大或偏小，這時(shí)仍把檢測(cè)桿插到底，則檢測(cè)桿上的總壓孔分布將處于偏心狀態(tài)，從面帶來測(cè)量誤差。如果為了糾正總壓孔偏心而使檢測(cè)桿一端懸空也將帶來很大的測(cè)量誤差。表11-5列出了檢測(cè)桿端頭與管壁有間隙時(shí)的流量系數(shù)偏差試驗(yàn)值。

由表可見。當(dāng)檢測(cè)桿懸空2mm時(shí)，流量系數(shù)α的偏差己達(dá)(4一5)%。

另外，測(cè)量高溫介質(zhì)時(shí)，由于管道材料與均速管檢測(cè)桿材料的熱膨脹系數(shù)不一致，在檢測(cè)桿的端部必須預(yù)留間隙，間隙大小根據(jù)管徑大小、溫差以及所用材料熱膨脹性能而定。由于預(yù)留間隙不一定很準(zhǔn)確，使用時(shí)仍可能存在間隙。只要有間隙存在，就會(huì)引起流量系數(shù)的變化，這是均速管流量計(jì)安裝使用中必須引起重視的問題。

3)測(cè)量氣體流量的均速管流量計(jì)，應(yīng)注意風(fēng)洞標(biāo)定與封閉圓管標(biāo)定的流量系數(shù)有較大的差異，因此，用于工業(yè)管道的均速管不能采用風(fēng)洞標(biāo)定數(shù)據(jù)。

4)安裝偏角和俯仰角應(yīng)符合圖11-8的要求。