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上海圓馨能源科技有限公司
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德國E+H雙量程差壓式流量計
2012-12-24 閱讀(1338)
| 提 供 商 | 上海圓馨能源科技有限公司 | 資料大小 | 1.8KB |
|---|---|---|---|
| 資料圖片 | 下載次數(shù) | 624次 | |
| 資料類型 | JPG 圖片 | 瀏覽次數(shù) | 1338次 |
1 前言
流量計的量程比，對于各種流量計都是指zui大流量和zui小流量之比，即量程比為3∶1~3.5∶1左右。當量程比擴大了，就很難保證該儀表選型樣本所保證的儀表精度。但現(xiàn)場實際情況卻往往存在量程比為10∶1，特別當該流量計又用于計量用途時更需要。雙量程差壓式流量計從理論到實際解決了這一個長期困擾的問題。
2 原理
現(xiàn)在，差壓式流量計在流量測量中使用得仍然很普遍。這是因為這種流量計具有穩(wěn)定性佳，耐振性好，抗干擾能力強，使用和檢定方便等優(yōu)點，但其相對流量較小時，測量精度低，甚至進入小流量信號切除，使供方利益受損。
節(jié)流式差壓流量計的一般表達式[1]：
（1）
式中：qm—質(zhì)量流量，kg/s；
C——流出系數(shù)；
ε1—可膨脹性系數(shù)；
β—直徑比，β=d/D；
d—工作條件下節(jié)流件的孔徑，m；
D—工作調(diào)節(jié)下上游管道內(nèi)徑，m；
Δp—差壓，Pa；
ρ1—上游流體密度，kg/m3。
由上式可見，流量為C、ε、d、Δp、ρ、β（D）6個參數(shù)的函數(shù)，而當統(tǒng)計量C和ε近似為常數(shù)，并將實測量d、Δp、ρ、β（D）在制造安裝時測量后，得到以下關(guān)系式：
（2）
式中：qm—質(zhì)量流量，kg/h；
Δp—差壓，Pa。
這一關(guān)系式如果用圖1表示，則更為明了、形象。
圖1 qm=f（ΔP）曲線
從公式和曲線可看出，在流量較大時，節(jié)流裝置送出的差壓信號幅值較大，所以可測量得較準，但流量較小時，節(jié)流裝置送出的差壓信號幅值很小，例如：在10％FS流量時，差壓信號只有滿量程的1％。差壓式流量計測量如此小的流量，精度就較低。
解決這一問題的方法是用大小兩桿秤，在流量大的時候用大秤，在流量小的時候用小秤。雙量程差壓式流量計就是根據(jù)這一原理設(shè)計的。所謂雙量程差壓流量計即指一個節(jié)流裝置采用兩臺差壓變送器。
使用雙量程差壓式流量計的檢測裝置可用標準孔板、多孔孔板（A+K平衡流量計）等一個雙量程節(jié)流一次元件，采用兩臺差壓變送器。其中一臺差壓變送器測量上限較高，另一臺差壓變送器測量上限很小，一般只有3kPa或更小，兩路信號同時送入智能化二次儀表，進行計算、判斷和自動切換，得到流量值，從而將大流量和小流量都計算得很準。
3 問題
要實現(xiàn)雙量程差壓流量測量還需解決以下問題：
3.1 雷諾數(shù)（ReD）補償
由雷諾數(shù)的表達式可知[2]，管道內(nèi)流動流體的雷諾數(shù)與流體的流量成正比。
（3）
式中：ReD—與D有關(guān)的雷諾數(shù)；
qm—質(zhì)量流量，kg/s；
μ—流體的動力粘度，Pa·s；
D—管道內(nèi)徑，m。
所以，流體流量在廣闊的范圍內(nèi)變化時，雷諾數(shù)也在較大的范圍內(nèi)變化。而差壓式流量計的流出系數(shù)又是雷諾數(shù)的函數(shù)，因此，需對流出系數(shù)進行在線補償，才能保證全量程的測量度。
以GB2624-2006中的表達式為例進行分析[2]。式（4）所示為標準孔板（角接取壓）流出系數(shù)C表達式。
（4）
式中：C—流出系數(shù)；
β—直徑比；
ReD—與D有關(guān)的雷諾數(shù)。
式（6）所示的關(guān)系如果用圖表示，更加直觀和形象[3]（見圖2）。
圖2 典型標準孔板流出系數(shù)隨雷諾數(shù)變化曲線（β=0.6）
在圖2中，隨著雷諾數(shù)ReD的減小，流出系數(shù)C逐漸增大。在雙量程差壓流量計的低量程段，往往就處于曲線的迅速升高段，如果不進行補償，必將導(dǎo)致流量示值明顯偏低。上海上海圓馨工業(yè)設(shè)備有限公司歡迎您的來電?。和簦?，， ：.com地址：上海市 北京東路668號 （科技京城東樓）20樓c-2室
3.2 可膨脹性系數(shù)（ε）校正
可膨脹性系數(shù)的表達式仍以GB2624-2006為例。式（5）所示為標準孔板表達式。
（5）
式中：ε1—可膨脹性系數(shù)；
ΔP—差壓，Pa；
P1—節(jié)流件正端取壓口流體靜壓力，Pa（A）；
κ—等熵指數(shù)。
在雙量程差壓式流量計中，流體流量在廣闊的范圍內(nèi)變化，相應(yīng)的差壓信號變化幅度更大。例如：流量變化20倍，相應(yīng)的差壓變化就達到400倍，這種變化引起ε1值的變化很可觀，對其進行在線校正，意義比C的補償更大。
4 應(yīng)用
據(jù)上海同欣自動化儀表公司（原上海寶科自動化儀表研究所）的FDId型儀表針對以上問題做出兩項改進：
其一：引入了雷諾數(shù)（ReD）補償。
其二：進行了可膨脹系數(shù)（ε）校正。
從而在實際流量偏離常用流量時，能獲得與常用流量時相當?shù)南到y(tǒng)精度。同時該儀表采用一體化結(jié)構(gòu)，從而消除差壓信號在長距離傳遞中所存在的失真。
同欣公司承諾，這種流量計用來測量蒸汽流量時，能達到下列指標：
量程比：30：1；
系統(tǒng)度：±1.5％；
可測范圍：1~100％；
保證精度范圍：3~100％；
流體溫度：≤560℃；
流體壓力：≤6.4MPa；
全量程溫度、壓力補償。
根據(jù)同欣公司介紹，這種儀表已在天津石化、上海高橋石化、張家港恒通熱電、張家港永興熱電、寧波熱電、上海焦化、山東渤海實業(yè)等十多個單位投入正常運行。
圖3 FDId500雙量程流量計在某石化廠實際運行曲線
圖3所示圖例是一臺FDId500（DN500）雙量程流量計在某石化廠的實際運行曲線。數(shù)據(jù)采集歷史曲線圖中的1、2、3、4四根曲線，分別是蒸汽壓力、蒸汽溫度、蒸汽密度和蒸汽質(zhì)量流量。其中，質(zhì)量流量測量上限為100t/h（對應(yīng)差壓100kPa），在讀數(shù)線所對應(yīng)的時刻，質(zhì)量流量讀數(shù)為0.93t/h，這時，低量程差壓變送器（帶開平方）輸出電流約為4.86mA。從而將原本已進入小信號切除區(qū)域的流量予以可靠顯示。
雙量程差壓流量計已應(yīng)用于多個領(lǐng)域，并在實際應(yīng)用中產(chǎn)生理想的效果。鑒于雙量程差壓流量計技術(shù)的不斷發(fā)展與改進，經(jīng)濟準確地實現(xiàn)大量程比的測量已不是難事。
