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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 |
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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。