流量測(cè)量方法和儀表的選擇考慮因素
有些制造廠為顯示其范圍度寬,不適當(dāng)?shù)匕焉舷蘖髁刻岬煤芨撸后w流速高達(dá)7~10m/s,氣體為50~75m/s,實(shí)際上這么高流速一般是用不上的。不要為這樣寬的范圍度所迷惑,范圍度寬是要使下限流量的流速更低些才好。
2.9壓力損失
除無(wú)阻礙流量傳感器(電磁式、超聲式)外,大部分流量傳感器在儀表表體內(nèi)有固定或活動(dòng)部件,流體流經(jīng)這些阻力件將產(chǎn) 生不可恢復(fù)壓力損失,其值有時(shí)高達(dá)數(shù)十千帕,壓損大可能限制管道的流通能力,因此有些測(cè)量對(duì)象提出壓力損失的最大允許值,它是儀表選型的一個(gè)限制條件。對(duì) 于大口徑流量計(jì)壓力損失造成的附加能耗可能相當(dāng)可觀,寧可選擇壓損小價(jià)格貴的流量計(jì)而不采用價(jià)廉壓損大的流量計(jì)。對(duì)于高蒸汽壓的液體(如某些碳?xì)湟后w)大 壓損使流量計(jì)下游壓力降至蒸汽壓會(huì)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象,它使測(cè)量誤差大幅增加甚至損壞儀表部件。
2.10輸出信號(hào)特性
流量計(jì)的信號(hào)輸出顯示有幾種:(1)流量(體積流量或質(zhì)量流量)(2)總量(3)平均流速(4)點(diǎn)流速。亦可分為模擬量(電流或電壓)和脈沖量。模擬量輸出適合于過(guò)程控制,與調(diào)節(jié)閥接配,但較易受干擾;脈沖量適用于總量和高精度測(cè)量,長(zhǎng)距信號(hào)傳輸不受干擾。
2.11 響應(yīng)時(shí)間
應(yīng)用于脈動(dòng)流場(chǎng)所應(yīng)注意儀表對(duì)流動(dòng)階躍變化的響應(yīng)。有些使用場(chǎng)所要求儀表輸出跟隨流動(dòng)變化,而另一些為獲得綜合平均 值要求有較慢響應(yīng)的輸出。瞬態(tài)響應(yīng)(transient response)常以時(shí)間常數(shù)幾毫秒到幾秒,或響應(yīng)頻率數(shù)百赫等以下表示。配用顯示儀表可能要相當(dāng)大地延長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間。有人認(rèn)為儀表流量增加和流量減小的 動(dòng)態(tài)響應(yīng)不對(duì)稱,會(huì)急劇增加測(cè)量誤差。
3. 流體特性方面的考慮。
3.1 流體溫度和壓力
必須界定流體的工作溫度和壓力,特別在測(cè)量氣體時(shí)溫度壓力造成過(guò)大的密度變化,可能要改變所選擇的測(cè)量方法。如溫度或壓力變化造成較大流動(dòng)特性變化而影響測(cè)量性能時(shí),要作溫度和(或)壓力修正。
3.2 密度
大部分液體應(yīng)用場(chǎng)合,液體密度相對(duì)穩(wěn)定,除非密度發(fā)生較大變化,一般不需要修正。
在氣體應(yīng)用場(chǎng)合,某些儀表的范圍度和線性度取決于密度。低密度氣體對(duì)某些測(cè)量方法,例如利用氣體動(dòng)量推動(dòng)檢測(cè)元件(如渦輪)工作的儀表呈現(xiàn)困難。
3.3 粘度和潤(rùn)滑性
有些儀表性能隨著雷諾數(shù)而變,而雷諾數(shù)又與粘度有關(guān)。在評(píng)估儀表適應(yīng)性時(shí),要掌握液體的溫度-粘度特性。氣體與液體不同,其粘度不會(huì)因溫度和壓力變化而顯著地變化,其值一般較低,除氫氣外各種氣體粘度差別較小。因此確切的氣體粘度并不像液體那樣重要。
粘度對(duì)不同類型流量?jī)x表范圍度影響趨勢(shì)各異,例如對(duì)大部分容積式儀表粘度增加范圍度增大,渦輪式和渦街式則相反,粘度增加范圍度縮小。
潤(rùn)滑性是不易評(píng)價(jià)的物性。潤(rùn)滑性對(duì)有活動(dòng)測(cè)量元件的儀表非常重要,潤(rùn)滑性差會(huì)縮短軸承壽命,軸承工況又影響儀表運(yùn)行性能和范圍度。
3.4 化學(xué)腐蝕和結(jié)垢
流體的化學(xué)性有時(shí)成為選擇測(cè)量方法和儀表的決定因素。流體腐蝕儀表接觸件,表面結(jié)垢或析出結(jié)晶,均將降低使用性能和壽命。儀表制造廠為此常提供變型產(chǎn)品,例如開(kāi)發(fā)防腐型、加保溫套防止析出結(jié)晶,裝置除垢器等防范措施。
3.5 壓縮系數(shù)和其它參量
測(cè)量氣體需要知道壓縮系數(shù),按工況下壓力溫度求取密度。若氣體成分變動(dòng)或工作接近超臨界區(qū),則只能在線測(cè)量密度。
某些測(cè)量方法要考慮流體特性參量,如熱式流量計(jì)的熱傳導(dǎo)和比熱容,電磁流量計(jì)的液體電導(dǎo)率
3.6 多相和多組分流
測(cè)量多相和多組分流動(dòng)應(yīng)十分謹(jǐn)慎對(duì)待。經(jīng)驗(yàn)表明,單相通用流量?jī)x表用于多組分或多相流體,測(cè)量性能會(huì)改變(或大幅度改變)。
單工質(zhì)流體有時(shí)也會(huì)呈現(xiàn)雙相,例如濕蒸汽中水微粒隨著蒸汽流動(dòng),環(huán)境溫度或介質(zhì)壓力偏離原定狀態(tài),儀表就可能不適應(yīng)。
測(cè)量?jī)煞N或兩種以上不相溶液體匯流混合液流量時(shí),應(yīng)注意存在流速不均勻,使流動(dòng)成為分層或塊狀流等帶來(lái)的問(wèn)題。
測(cè)量液固雙相流時(shí)要了解固相含量、粒子大小和固體性質(zhì)以及流動(dòng)狀況(懸浮流、管底流、動(dòng)床流還是淤積流?)。測(cè)量氣液雙相流時(shí)盡可能采用分離后分相測(cè)量,以保證獲得最小測(cè)量不確定度,然而對(duì)有些場(chǎng)合這種方法不切實(shí)可行或不符合要求。
4 安裝方面的考慮
不同原理的測(cè)量方法對(duì)安裝要求差異很大。例如上游直管段長(zhǎng)度,差壓式和渦街式需要較長(zhǎng),而容積式浮子式無(wú)要求或要求很低。
(1)管道布置和儀表安裝方向
有些儀表水平安裝或垂直安裝在測(cè)量性能會(huì)有差別。儀表安裝有時(shí)還取決于流體物性,如漿液在水平位置可能沉淀固體顆粒。
(2)流動(dòng)方向
有些流量?jī)x表只能單向工作,反向流動(dòng)會(huì)損壞儀表。使用這類儀表應(yīng)注意在誤操作條件下是否可能產(chǎn)生反向流,必要時(shí)裝逆止閥保護(hù)之。能雙向工作的儀表,正向和反向之間測(cè)量性能亦可能有些差異。
(3)上游和下游管道工程
大部分流量?jī)x表或多或少受進(jìn)口流動(dòng)狀況的影響,必須保證有良好流動(dòng)狀況。上游管道布置和阻流件會(huì)引入流動(dòng)擾動(dòng),例如二個(gè)(或二個(gè)以上)空間彎管引起漩渦,閥門(mén)等局部阻流件引起流速分布畸變。這些影響能夠以適當(dāng)長(zhǎng)度上游直管或安裝流動(dòng)調(diào)整器予以改善。
除考慮緊接儀表前的管配件外,還應(yīng)注意更往上游若干管道配件的組合,因?yàn)樗鼈兛赡苁钱a(chǎn)生與最接近配件擾動(dòng)不同的擾動(dòng) 源。盡可能拉開(kāi)各擾動(dòng)產(chǎn)生件的距離以減少影響,不要靠近連接在一起,象常??吹絾螐澒芎缶o接部分開(kāi)啟的閥。儀表下游也要有一小段直管以減小影響。 氣穴和凝結(jié)常是不良管道布置所引起的,應(yīng)避免管道直徑上或方向上的急劇改變。管道布置不良還會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)。
(4)管徑
有些儀表的口徑范圍并不很寬,限制了儀表的選用。測(cè)量大管徑、低流速,或小管徑、高流速,可選用與管徑尺寸不同口徑的儀表,并以異徑管連接,使儀表運(yùn)行流速在規(guī)定范圍內(nèi)。
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