一、结构与分类
插入式流量计分为:点流速计型和径流速计型。
1、点流速计型
点流速计型插入式流量传感器(测量头)插入至管道中心,按照流量传感器类型,可分为插入式涡轮流量计、插入式涡街流量计、插入式电磁流量计等,它们依据管道的流速分配与传感器的几何尺寸推算出管道中的流量,它们通常由测量元件、插入机构、连接机构、转换器、仪表壳体等组成,可分为在断流取出型和不断流取出型。
2、径流速计型
径流速计型插入式流量传感器,分为差压式均速管流量传感器和热式均速管流量传感器。
(1)差压式均速管流量计可分为在断流取出型和不断流取出型:
断流取出型:包括测量元件(均速管),插入机构、连接件、三阀组等部件,见差压式均速管流量计示意图,当需维修更换测量元件(均速管)时,管道内的流体必须断流,管道内无压力;
不断流取出型:包括测量元件(均速管),插入机构、阀门、连接件、三阀组等部件,可在线维修更换测量元件,可以在不断流的管道内取出速管流量计的检测元件。
(2)热式均速管流量传感器:包括检测杆、热丝感测元件和转换器三部分组成,其结构也有断流取出型和不断流取出型。检测杆是一根中空的金属管,在金属管中按照速度面积法配置若干热丝感测元件,每只热丝感测元件与相应的电子线路组合相当于一台热线测速仪。
二、工作原理
插入式流量计形式很多,工作原理各不相同,点流速计型流量计(如插入式涡轮、插入式涡街、插入式电磁等)的工作原理前面已有介绍就不再赘述,本文重点介绍一下径流速计型插入式流量计(差压均速管流量计及热式均速管流量计)的工作原理。
1、差压均速管流量计
差压均速管流量计通常称ANNUBAR流量计,它的传感器是由一根横贯管道直径的中空金属管及引压管组成,中空金属管迎着流体方向有多个测压孔,测量管路的总压,背着流向上也有一个或多个测压孔,测量管路的静压,通过测得管路的总压与静压,利用差压原理反映管路中的流量。
流量计算式为:
qv=αɛA(2ρΔp)1/2
qm=αɛA(2Δp/ρ)1/2
式中:qV---体积流量,m3/s;
qm---质量流量,kg/s;
α---流量系数;
ɛ---可膨胀性系数;
A--- 管道横截面积,m2;
ρ---被测介质的密度,kg/m3;
Δp ---流量计压差信号,Pa
2、热式匀速管流量计
检测杆是一根中空的金属管中,安装了多个热式测量元件,每个测量元件可测得该处的质量流速,根据速度面积法可计算出管道的平均质量流速,根据计算式,从而得出质量流量: qm=KA(ρv)m
式中:
qm---质量流量,kg/s;
K---流量计仪表系数;
A---管道横截面积,m2;
(ρv)m---管道平均流速,kg/(m2.s)
三、主要特点
1、结构简单,重量轻,安装维修拆卸方便,无需起重工具;
2、对于大口径的流量仪表采购、安装及维护成本低,口径越大,优势越明显;
3、不断流取出型均速管流量计,可在线维修更换测量元件,省时省力;
4、压力损失小,能源损耗少,有机构做过这方面的比较,如在直径1000mm的管道上使用均速管流量计,一年的能量损耗只有几百元,当使用孔板时,一年的能量损耗高达2万余元,对于节约能源具有现实意义;
5、使用范围广,因有多种工作原理的测量元件,可根据不同流体的种类及工况选择适合的测量元件;
6、差压式均速管流量计与其他差压式流量计相比直管段要求较短;
7、一种规格的测量元件可用于多种口径的管道,给设计、制造带来方便,并给使用单位减少备品备件。
四、选用时注意事项
1、点流速计型插入式流量计
(1)点流速计型插入式流量计测量的是矢量,不是流体的标量,它不但有振幅还有方向的问题,安装使用应严格按照生产厂家的要求才能保证测量精度;
(2)设计选用测量元件类型时应满足测量元件的使用条件,如测量流体为液体时,液体必须充满管道;又如选用插入式电磁流量计时,被测流体应是导电性的,电导率应满足要求;再如选用插入式涡轮流量计,被测介质需洁净等;
(3)自控设计人员应对流量计安装位置的条件: a.流量计上游的阻力件(如弯头、阀门等);b. 流量计上下游直管段;c. 管道实际内径;d. 管壁的粗糙度,这些条件是影响流量系数的主要因素,直接影响测量精度;
2、径流速型插入式流量计
(1)均速管流量计测量精度一般为±2~±5%FS,重复性为±0.5~±1%FS,仪表特性为非线性;
(2)均速管流量计测量范围小,一般在3:1到4:1;
(3)均速管流量计产生的差压一般都比较小,有时甚至才几十帕,导压管连接不可有泄漏点,和记怡情娱乐官网选差压变送器时除了选择合适的测量范围外还应考虑对变送器的性能要求更高;
(4)均速管流量计不适合用于含有粘性杂质的流体,粘性杂质粘在传感器上将影响测量精度;
(5)均速管流量计测量流体为气体时,若密度变化大,应考虑进行压力温度的补偿;
(6)安装在地下管道上的插入式流量计,应考虑流量计的插拔空间、防护等级及地下仪表井的防水措施等。