欢迎进入江苏红旗仪表官方网站!
热门关键词:

联系我们

江苏红旗仪表

地址:江苏省金湖县戴楼工业园区润楼路19号

销售热线:17761857690

电话:0517-86880702

传真:0517-86880702

邮箱:2815676107@qq.com

联系人:王先生

当前位置:主页 > 技术支持 >

涡街流量计变径整流器的流量测量中的作用

2020-11-12    来源:江苏红旗仪表

涡街流量计变径整流器的流量测量中的作用
在管道类的流量测量过程中,管路中液体流速分布不均匀和旋混流的存在,是一些流量计(主要是速度式流量计)测量精度、运行稳定性差的主要原因,尤其是涡街流量计,孔板流量计,差压式流量计和旋进旋涡,对此因素对于流量计测量效果的影响为严重,所以现在的旋进旋涡流量计都是自带的整流器,而引起管道中液体流速不均和旋涡流的原因,是由于流量计上游管路存在诸如管线结构、阀、泵、接头不同心或焊接毛边、垫片突出管路内等其他障碍因素。为了克服管道中存在的流速分布不均,并消除旋涡流,在上游部分的管道内装入一束导管组成(或其他元件)整流器。这是安装整流器的原因。整流器也是流量计量系统中一个主要的附属设备。
传统的流体整流器经长期的研究与实践已趋于成熟,它一般采用阻隔体分隔流道来调整管道内的速度分布,以达到整流的目的;这一类整流器主要用于实验室和流量标定系统。但这种方法易引起污物堵塞和增加阻力损失,所以在工业管道上很少采用。
涡街流量计由于其独特的性能,一直受到人们重视,并己到了广泛的应用,但仍有两个方面的问题困扰着人们,一是由于仪表上游管道阻流件的干扰,流场发生畸变,影响旋涡正常拨离。为了克服流场扰动,仪表前需要配装较长直管道(一般为15~40倍的工艺管内径的长度),而在实际现场是很难满足的。二是,涡街流量计主要特点之一是量程宽,一般在10:1左右,应该说这样宽的测量范围应属比较优良的性能,但在实际工业应用中,大流量远低于仪表的上限值,小流量又往往会低于仪表的下限值,一些仪表经常工作在下限流量附近,造成仪表的计量准确度下降,这时信号较弱,仪表的抗干扰能力也下降。为了测量小流量,人们往往采用内腔形状为园台的传统变径管,经过缩径提高测量处的流速。使涡街流量计工作在正常流速范围内,但这种变径方式,结构尺寸大(一般长度为工艺管内径的3~5倍),同时,由于流体流经变径管,在变径处产生大量旋转流团,增大局部阻力损失,也使流场发生畸变。所以必须在变径管与仪表之间加装大于15倍工艺管内径长度的直管道进行整流,且增加了沿程阻力损失(如图1所示),这种方法增加施工成本,也给加工、安装带来不便。
涡街流量计
纵端面采用特殊形线的变径整流器(己申报国家专利),具有整流,提高流速及改变流速分布的多重作用,其结构尺寸小,长度仅为工艺管内径的1/3,可以直接卡装在仪表的两端,不仅不需要另外附加直管道,而且可以降低仪表对上游直管道的要求。实验表明:仪表上游阻力件为一个平面内的两个90°弯头在一般情况下,涡街流量计上游侧应加装大于20倍管道内径长度的直管道,而涡街流量计加装了变径整流器大大降低了对上游测直管道长度的要求,其阻力远远小于传统的变径管。更主要的是,可使下限流速降为原来的1/3,量程比提高到15:1以上。’
原理及分析
首先应该指出,传统的变径管可以经过缩径,并配以较小口径的流量计来达到测量小流量的目的,但是这种方法不可能扩大仪表的量程比,因为它并末改变管道的流速分布状态。我们知道,涡街流量计的理论及推导是基于在无穷大的均匀流场中得到的,而在实际封闭圆管中,却是非均匀流场,横断面的流速分布是一回转抛物面,虽然选择合理的柱型,使柱体两侧弓形面的流速分布均匀,但实际上,工艺管道上回转抛物面的流速分布的影响是客观存在的。实验表明在比较大的流量时,这个影响较小,或说这个影响在允许的范围内;但随着流量的下降,这个影响越来越大,从大量标定数据看,仪表常数总是随着流量的减小而增大。这说明取样点的流速与平均流速差异越来越大。
采用了变径整流器后(见图2),由于缩经断面的流速在逐渐增大,在断面上各点流速的增加是不一样的,靠近中心流速增加小,而靠近喉径边沿处流速增加大。
设整流器进口处压力为P1,平均流速为V1,某点上的速度不均匀度为U1,出口处压力为P2,平均流速为V2,通过进口处某点同一流线,在出口处的速度不均匀度为U2,沿该流线,由伯努利方程得: 
流量计公式
由式(6)可见,收缩比对出口处流速均匀度的影响,即对于一定的进口速度不均匀度,
出口处的速度不均匀度将缩小n2倍。因此出口处流速趋于均匀,更接近涡街流量计理论的均匀流场的条件,不仅使漩涡趋于稳定,且提高了仪表的测量范围。另外,这种变径整流器,在流体动能的转换过程中有效的抑制了干扰。
温压补偿一体化涡街流量计功能特点                     
●    表体中同时集成温压补偿补偿功能,可测量流体的标准体积流量或标准质量流量。 
●    全智能化、数字化电路设计,可自动补偿被测流体密度或标况体积计算。 
●    全新的数字滤波和修正功能使流量测量更加精准可靠。 
●    电池供电型无需外接电源既可连续工作两年以上。 
●    全新点阵汉字液晶显示,使用操作更方便。 
温压补偿一体化涡街流量计技术参数                      
测量介质:  液体、气体、蒸汽 
介质粘度:  小于10cp 
介质温度:  -50℃——+400℃ 
本体材料:  1Cr18Ni9Ti(其他材料协议供货) 
传感器密封: 石墨垫片(特殊根据要求) 
环境温度:  -30℃——+80℃(特殊根据要求) 
公称直径: 
管道式:DN15——DN300; 
插入式:DN200-2000mm 
测量精度: 
液体:测量值的±1.0%(特殊) 
气体:测量值的±1.5% 
量程比:   10:1 
压力等级:  PN25,PN40(高压可特殊制造) 
连接方式:            
夹持式 DN15—DN300 
法兰式 DN15--DN300。 
插入式 DN200-DN2000 
防爆形式:            
隔爆型  Ex dⅡBT4-T6 
本安型  Ex iaⅡCT4-T6 
防护等级:  IP67 
转换器壳体: 压铸铝,上漆 
供电电压:  12——36VDC或3.6V电池
输出信号:   两线制4--20mA电流输出 
现场显示:  可编程设定显示瞬时流量、累积流量                 
通讯方式:  RS485通迅
实验验正
例1:一台口径为40mm的涡街流量计安装在φ40的工艺管道上,标定满足精度1%的量程比为8:1,当安装在φ50工艺管道上,并在仪表两侧安装变径整流器,在15:1的范围内精度为1.0%。
例2:二台口径为50mm和40mm涡街流量计配装整流器后,分别安装在口径为80mm工艺管道上,进行水标定。实验数据见表1。
工艺管内径/整流器喉部直径(mm) 仪表常数 重复性 非线性 量程 小流速(米/秒)
80/50 17452 0.05% 0.95% 15:1 0.1
80/40 10197 0.04% 0.78% 15:1 0.16
[表1]涡街流量计
再将两台口径为φ50mm和φ40mm涡街流量计配装整流器后,分别安装在φ80mm工以管道上,且仪表上游尉为一个平面内两个90°弯头,变径整流器前端与第二个90°弯头距离为3倍工艺管内径长段,进行水标定,工艺图如图3,实验数据见表2
工艺管内径/整流器喉部直径(mm) 仪表常数 重复性 非线性 量程 小流速(米/秒)
80/50 17266 0.02% 0.9% 16:1 0.1
80/40 
10278
0.15% 0.08% 15:1 0.15
[表2]
实验结果表明:
1、在管道流速较低时,采用变径整流器,使仪表特性总体保持良好状态;
2、采用变径整流器,在仪表上游阻流件形式为一个平面内2个90°弯头,直管道很短(3D)的情况下,仪表常数的偏移在0.7%左右,说明整流器具有良好的流动调整性能。(与实验相同的上游阻流件形式在不装整流器条件下,仪表上游直管道长段为8倍工艺管内径时,仪表常数偏移为2.0%!)
3、在仪表前加装变径整流器,投展了仪表的测量范围。
这与理论分析是相吻合的。
四、阻力计算
设工艺管道直径为D1,介质的密度为ρ,流速为V1涡街流量计的压力损失为?ω1,整流器压力损失为?ω3,总压力损失为?ω。
?ω1=0.3ρV21(Pa)
采用整流器后,仪表口径为D2,则涡街流量计处的流速为V2压损为?ω2。
?ω2=1.3ρV22=(V2/V1)2·?ω1=(D1/D2)4·?ω1
整流器的压损,取决于缩径比D2/D1,之值一般都在0.8以上,则整流器的压损:
?ω3=0.12?ω2
所以总的压损?ω为:?ω=1.12?ω2=1.12(D1/D2)4×1.3ρV21(Pa)
例:管径为D1=100mm的水计量系统,采用涡街流量计作为流量计量仪表,其大流速Vmax为1m/s,其小流速Vmin为0.3m/s,拟采用100/80整流器计算各相关参数:
缩径后流速为V2:V2max=(100/80)2×1=1.56m/s
V2min=0.47m/s
?ωmax=1.12(D1/D2)41.3ρV21
=1.12(100/80)4×1.3×99

客户服务热线

0517-86880702

在线客服