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一、用途、特点及适用范围 环室取压标准孔板
1、用途:节流式差压流量计由三部分组成:节流装置、差压变送器和流量积算仪。节流装置是直接安装于管道上的一次元件,差压变送器和积算仪属于二次元件。它主要用于流经管道各种气体(纯净的或含粉尘的)、蒸汽(饱和或过热)和液体(导电或不导电;强腐蚀性;粘稠或含有微小颗粒脏污)流量。可直接测量体积流量或质量流量。
2、差压式流量计(标准孔板)的使用条件、特点及适用范围
a、使用条件:
1)在测量段,流体必须充满圆管,并连续不断地流经节流装置;
2)流体在物理上和热力学上必须是均匀的单相流体;
3)节流装置所测得流体必须是稳定流,或可看作是稳定的缓慢变化的流体,不适用于脉动流和临界的流量测量;
b、特点及适用范围:
1)标准节流装置无须实流标定即可保证其测量精度;
2)适用被测介质非常广泛,几乎可用于所有气体、蒸汽和液体的流量测量;
3)适用直径比β为0.22~0.75,雷诺数ReD≥5000 管道直径DN50~1000mm,允许外推到5000mm。β=d/D,d—孔板开孔直径;D—管道实际内径
4)使用压力可高达32MPa,也可用于负压;
5)介质温度范围:-30℃~+650℃;
6)智能型差压式流量计采用智能差压变送器,可根据被测对象流量的变化,通过按键或通讯方式现场设定差压值(规定范围内),从而改变流量范围,使系统流量范围度大大拓宽;
7)无可动部件,机构安全可靠,使用、操作简单、易掌握,免维修;
根据中华人民共和国国家标准GB/T2624-93 和国际标准ISO5167-1 规定,节流装置适用的流量量程比为3(即最大与最小适用流量之比),在个别情况下允许量程比为4,如果量程比大于上述值,则在使用同一台差压计时在小流量时的测量误差很大
二、工作原理 标准孔板流量计
节流装置测量流量的原理是依据著名的伯努力流体力学原理。如图(1)所示在管道中安放一只节流件,有流体流过节流件时,会在节流件两侧产生一个压力差(差压P),这时的流量与差压的平方根成正比,即:
体积流量:
式中:A:常数
C:流出系数
β:直径比(= d / D)
d:节流件孔径(mm)
ε:可膨胀性系数
△P:节流件前后的差压(Pa)
ρ:工况下流体密度(kg/m3)
三、安装与使用注意事项 环室取压标准孔板
1、核准参数:安装前务必先核准现场工况条件,确认节流装置计算书的所有参数与安装点工况条件参数相同后,才可进行安装,否则必须进行必要的修正或补偿。
2、方向:节流装置的孔板提柄上或法兰外圆面上分别有“+”、“-”号,“+“为上游侧(迎着流体过来的方向),不得装反。
3、插入深度:环室取压孔板,插入深度为管道与环室之间距离为2~5mm,但不能将管道顶到环室,否则管道受热膨胀便会顶坏环室。钻孔取压孔板,突入孔板内的管道,任何一点不得挡住取压孔。
4、系统吹扫:节流装置安装完毕既应吹扫,此时应先将节流件(孔板片)拆下,以免管道内杂物刮伤孔板片或堵塞引压管,待吹扫完成后再装好,方向为流体流动方向与孔板上的箭头同向。注意拧紧以保证密封。
5、调零:吹扫安装完成后,将三阀组中间阀开启,此时差压值应为零,如果不是,就必须要归零,方法是按住左下角按键不动20秒钟,松开后即可。
6、最后将三阀组中间阀慢慢关闭(必须关严),正负引压管上部的截止阀全部开启,孔板即可正常工作。
7、安装同轴度要求:节流件与管道必须同心,偏心距离不大于0.0025D,用户在焊接操作时应予注意或采取必要的措施。
8、孔板一般都要配合差压变送器使用,导压管与差压变送器连接时要注意正负压不要装反,“H”为正,“L”为负;
9、正负取压口引出的导压管在任何情况下都要保持平行;
10、如必须装调节阀,则建议最好把调节阀装在下游计算书上要求的直管段长度之后。
11、被测介质为气体或蒸汽且温度和(或)压力有较大波动时,应进行温度和(或)压力补偿。压力变送器装设在上游1D处,热电偶装设在下游1D处。
12、在差压讯号管线上不得有可能积留液体或气体的袋形空间,如不能避免时,应装设集气器(或排气阀)和沉降器(或疏水器)。
13、变送器零点漂移也会引起测量误差,使用过程中应定期对差压变送器进行校准。
14、除须经常对导压管进行检查,以防堵塞外,对室外的导压管应予适当保温,以防凝固或冻结。如管线(垂直段)相当长,应避免由于温差导致的虚假压差,此时建议把两根差压管线靠近敷设并一起包在保温层内。
15、差压管线应有支架,以避免振动和有力作用在差压计上。
16、节流装置现场吊装时,严禁用铁丝、钢丝、吊钩穿入节流件喉部孔径,以防止锐口损伤,影响精度;
17、节流装置使用一段时间后,由于液体中有固体颗粒,气体中有液体小滴或其它杂质,尖锐的入口将被磨钝,从而使流出系数增大,造成附加误差,此时应考虑调换节流件;另外,节流装置长期使用后,在孔板上游侧下角容易堆积污物,这会使流出系数变化,因此要定期检查,排除污物。
18、导压管:导压管的材质应按被测介质的性质和参数而定,其内径过小和长度太长会使信号严重滞后或失真,建议参照表(一)确定。
表(一) 导压管的内径和长度
<16000(mm) | <16000~45000(mm) | <45000~90000(mm) | |
水、水蒸汽、干气体 | 7~9 | 10 | 13 |
湿气体 | 13 | 13 | 13 |
低、中粘度的油品 | 13 | 19 | 25 |
脏液体或气体 | 25 | 25 | 38 |
19、对于直管段的要求
对节流装置上下游直管段长度的规定和要求:
IS05167标准中孔板与阻流件之间所要求的直管段长度比β有关(β=d/D, d为孔板开孔直径,D为管道内径),具体长度见下表(二):
表(二) 节流件上下游侧最小直管段长度
直径比β≤ | 节流件上游侧阻流件形式和最短直管段长度 | 节流件下游最短直管段长度(包括在本表中的所有阻流件) | ||||||
单个90O弯头或三通(流体仅从一个支管流出) | 在同一平面上的两个或多个90弯头 | 在不同平面上的两个或多个90弯头 | 渐缩管(在1.5D 至3D的长 度内由2D 变为D) | 渐缩管(在1D至2D的长度内由0.5D变为D) | 球型阀全开 | 全孔球阀全开 | ||
0.20 | 10(6) | 14(7) | 34(17) | 5 | 16(8) | 18(9) | 12(6) | 4(2) |
0.25 | 10(6) | 14(7) | 34(17) | 5 | 16(8) | 18(9) | 12(6) | 4(2) |
0.30 | 10(6) | 16(8) | 34(17) | 5 | 16(8) | 18(9) | 12(6) | 5(2.5) |
0.35 | 12(6) | 16(8) | 36(18) | 5 | 16(8) | 18(9) | 12(6) | 5(2.5) |
0.40 | 14(7) | 18(9) | 36(18) | 5 | 16(8) | 20(10) | 12(6) | 6(3) |
0.45 | 14(7) | 18(9) | 38(19) | 5 | 17(9) | 20(10) | 12(6) | 6(3) |
0.50 | 14(7) | 20(10) | 40(20) | 6(5) | 18(9) | 22(11) | 12(6) | 6(3) |
0.55 | 16(8) | 22(11) | 44(22) | 8(5) | 20(10) | 24(12) | 14(7) | 7(3.5) |
0.60 | 18(9) | 26(13) | 48(24) | 9(5) | 22(11) | 26(13) | 14(7) | 7(3.5) |
0.65 | 22(11) | 32(16) | 54(27) | 11(6) | 25(13) | 28(14) | 16(8) | 7(3.5) |
0.70 | 28(14) | 36(18) | 62(31) | 14(7) | 30(15) | 32(16) | 20(10) | 7(3.5) |
0.75 | 36(18) | 42(21) | 70(35) | 22(11) | 38(19) | 26(11) | 24(12) | 8(4) |
0.80 | 46(23) | 50(25) | 80(40) | 30(15) | 54(27) | 44(22) | 30(15) | 8(4) |
注:1)表中直管段长度均以实际管道的公称直径DN的倍数表示。
2)不带符号的值为“零附加不确定度”的值。
3)带符号的值为“0.5%附加不确定度”的值。
4)当用户工艺管段布置不能满足表二的规定时,可采用加装整流器(流动调整器)。否则测量精确度会有所降低。
20、不同介质安装位置选择:
气体取压口最好在管道上部;液体取压口在侧面以下,但不要在正下方,沉积颗粒会堵塞取压口;蒸汽的取压口在管道侧面;如下图:
1)在水平管道上的安装要求
① 如图4和5所示:测量液体和水蒸汽介质流量时,取压管口最佳安装角度为0°和180°;如果在0°和180°不可能安装时,可在0°~60°和120°~180°范围内选择。但差压变送器必须垂直安装在三阀组的垂直端面上。
② 如图6所示:测量气体介质流量时,取压管口最佳安装角度为270°,如果在270°不可能安装时,可在210°~270°和270°~330°范围内安装。但差压变送器必须水平安装在三阀组顶水平面上。
2)在垂直管道上安装要求
① 图7所示:在水蒸汽和液体介质流量测量时,差压变送器安装在垂直管道低端取压口一侧,且垂直安装在低於取压口的三阀组板垂直端面。
② 如图8所示:在气体介质流量测量时,差压变送器安装在垂直管道**取压口一侧,且水平安装在高於取压口的三阀组板水平端面上。