錐形流量計測量的原理及特點

錐形流量計測量的原理及特點
錐形流量計測量原理
　　
　　因為管壁摩擦力減小了流過管壁的流體速度，所以在管道中流速分布為：在管壁處流速接近零，愈靠近管線中心流速愈大，在管線中心處流速最大。而當(dāng)流體流過錐形流量計時，因錐形流量計是通過在管線中心懸掛一個錐形體來節(jié)流，錐體直接與流體高速中心部分相互作用，迫使管線中心的高速流體與接近管壁的低速流體均勻化，即兩者的流速趨于一致。
　　
　　與各種節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)比較，標準孔板是流體在管道中心突然收縮，不僅阻力損失大，而且加劇了流體流速分布的不均勻性，管道邊緣阻斷，臟污介質(zhì)聚集在標準孔板前后;文丘里管(和標準孔板一樣仍然是標準節(jié)流裝置的一種)則是在管道中心逐漸收縮，雖然流體流速分布的不均勻性仍然存在，但阻力損失稍有降低，臟污介質(zhì)聚集的情況有所改善，只是制作困難;環(huán)形孔板是在管道中心置一圓盤，而管道邊緣則可流通，即從標準孔板的管道中心突然收縮轉(zhuǎn)變?yōu)楣艿肋吘壨蝗皇湛s，因而可使管道內(nèi)流速均勻化，可使臟污介質(zhì)不致聚集在環(huán)形孔板前后;而錐形流量計是在管道中心置一圓錐，它的結(jié)構(gòu)是管道邊緣逐漸收縮，阻力損失小，且可使管道內(nèi)流速均勻化，使臟污介質(zhì)不致聚集在環(huán)形孔板前后。由此得出結(jié)論：錐形流量計是節(jié)流裝置發(fā)展過程中一系列革新的必然結(jié)果。
　　
　　錐形流量計特點
　　
　　(1)直管段要求低。雖然所有差壓式流量計都是依據(jù)伯努利定理進行測量，但伯努利定理有一個基本要求，即被測量的流體必須為理想流體。采用孔板、噴嘴等傳統(tǒng)的差壓流量計的節(jié)流裝置時，為了盡量滿足伯努利定理的要求，必須有非常長的前、后直管段，以便將不規(guī)則流動的流體盡可能整形成為理想流體。而錐形流量計流量采用獨特的置于管道中心的流線型節(jié)流結(jié)構(gòu)設(shè)計，在檢測流量之前，同時對不規(guī)則流動的流體進行整流，在不增加流體整流器的情況廠，工5妙地解決流體整流的問題。中心懸掛的流線型錐體能重塑流速曲線，在緊靠錐體上游和下游較窄的區(qū)域內(nèi)(前0~3D，后0~1D)，將流速不規(guī)則的液體直接整流成理想液體，可充分滿足伯努利定理的要求，獲得很高的測量精度和重復(fù)性。不需要非常長的直管段整流，這在流量計的安裝過程中有很重要的意義。
　　
　　(2)耐污染，不易堵。焦化制氣廠煤氣類流量測量，原來大多使用的是孔板流量計和均速管流量計，由于煤氣中含有焦油、萘、硫、氨水等多種雜質(zhì)，孔板或均速管必須定期清洗或用蒸汽吹掃，否則孔板上、下游端面、上游側(cè)直角入口邊緣將受到污染，儀表導(dǎo)壓管會不暢通或堵塞，影響系統(tǒng)測量精度;孔板前、后直管段積水會使管道流通面積減小，流速提高，差壓增加，流量顯示值偏高，嚴重時因?qū)汗芏氯?，變送器無法正常運行。為確保儀表正常穩(wěn)定運行，儀表工維護工作量很大。錐形流量計有自吹掃式的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，無滯留死區(qū)。介質(zhì)流過錐體時會加速，不斷沖刷正壓取壓孔、錐體外壁及錐體附近管壁，而負壓取壓孔則被一小段不流動介質(zhì)所隔離，臟污雜質(zhì)進不去，因此錐形流量計可用于各種含雜質(zhì)、易結(jié)晶的臟污介質(zhì)，如焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣等介質(zhì)。
　　
　　(3)差壓值大，量程比寬，適用于低壓低流速介質(zhì)的流量測量。在焦化廠煤氣流量測量過程中，測量對象的特點是管道直徑大、壓力低，流速慢，孔板流量計一般選配微差壓變送器，在煤氣壓力為3500Pa時，正常的差壓在100~1000Pa之間變化，流量計的差壓信號較小。而在采用均速管流量計時，由于管道煤氣流速低，差壓信號非常小對系統(tǒng)精度影響很大，差壓信號小會影響變送器校驗、使用的精度;孔板有污染、儀表導(dǎo)壓管不暢、管道有積水對系統(tǒng)精度影響也很大。而錐形流量計由于是類似孔板的節(jié)流件，差壓值遠大于均速管流量計，相對孔板來說，由于是管道邊緣逐漸收縮，阻力損失小，因而可在阻力損失相同的情況下，設(shè)計時可選用差壓值較大的錐形流量計，幾臺錐形流量計測量煤氣時差壓值均大于孔板測量時的差壓值。提高了差壓信號，為變送器校驗創(chuàng)造了條件，也提高了系統(tǒng)的測量精度。
　　
　　某些測量對象，如出廠煤氣、摻燒煤氣的流量測量，因最大最小流量相差較大，通常孔板只能達到3∶1的量程比，只好采用多管并聯(lián)的方法解決測量精確度不降低的問題，而錐形流量計的量程比可大于10∶1，因而在低量程時的測量精確度較高，適用范圍更寬。
　　
　　結(jié)語
　　
　　經(jīng)過10多年的應(yīng)用實踐，人們已逐漸了解錐形流量計的特點并且能親身體驗到它作為一種更有效的流量儀表的種種優(yōu)點。廣州市駿凱電子科技有限公司實踐證明：利用錐形流量計能在更短的直管段條件下，以更寬的量程比對潔凈或臟污流體實現(xiàn)更準確更有效的流量測量。我們也期待有一天錐形流量計在進行更充分測試后能像標準節(jié)流裝置一樣，不經(jīng)過標定而確定差壓與流量的關(guān)系，并可估算其測量誤差，從而可以直接在生產(chǎn)現(xiàn)場使用。