江苏金鼎自动化仪表有限公司 :姚佳明
1.序言(概述)
以孔板、喷嘴和文丘利管为代表的差压式流量计成功地应用于工业已愈百年。在积累大量实践经验的基础上,关于标准化差压式流量计的标准ISO5167—1、ISO5167—2、ISO5167—3和ISO5167—4已于2003年3月由标准化组织(ISO)正式公布执行。所谓“标准化”就是无须实验校准而确定差压与流量的关系,并可估算其测量误差。目前在全部流量计中只有这种流量计是*一种能达到此标准的流量计。
孔板流量计由于已标准化且结构简单、牢固;易于复制,通用性强,价格低廉而获得相当广泛的大量应用。然而,孔板流量计由于它自身结构上的缺陷也有一些重大的缺点;如流出系数不稳定,、线性差,重复性不高,准确度因受诸多因素影响也不高,易积污和易被磨损,压损较大,量程比(范围度)小,现场安装条件高,要求的直管段过长等。
对产生差压的节流装置的优化改进工作一直没有中断,对其尺寸、节流件的几何形式与参数,入口边缘剖面,取压与节流方式,可更换孔板的研制工作一直在进行。例如:为测量脏污流体的流量已开发出的非标准节流装置大至有:圆缺孔板、偏心孔板、楔形孔板、耐磨孔板、环形孔板、弯管(弯头)等。这种完善、改进的工作直到80年代中期才发展成质的飞跃,即:将流体节流收缩到管道中心轴线附近的概念从根本上改变成利用同轴安装在管道中的V形尖圆锥将流体逐渐地节流收缩到管道的内边壁。通过测量此V形内锥体前后的差压来测量流量。这种V形内锥式(VNZ)流量计为差压式流量计揭开了崭新的一页。经过10多年来的多次测试和应用,目前人们已普遍地理解它并且接受它作为一种更有效的流量仪表。实践证明:利用VNZ流量计能在更短的直管段条件下,以更宽的量程比对洁净或脏污流体实现更准确更有效的流量测量。本章将详细论证它的工作原理、结构、整机系统组成;主要技术性能与指标;优缺点、典型产品剖析和典型应用实例与经验等。
2.工作原理
2.1差压式流量计的基本原理
总的说来,差压式流量计的工作基于如下事实:如果流体流经一个收缩(节流)件时,流体将被加速。这种流体的加速将使它的动能增加,而同时按照能量守恒定律,在流体被加速处它的静压力一定会降低一个相对应的值。能量守恒定律告诉我们:在一个封闭的系统中,流体的总能量是一个常数。为进一步进行定量分析。
在横截面1处,流体的平均流速是V1,其密度是ρ1,管道在横截面1处的横截面积是A1;当流体流过横截面2时,相应的平均流速是V2,密度是ρ2,横截面积是A2,根据流体流动连续性原理有如下关系式:V1·A1·ρ1=V2·A2·ρ2………………(1)
如果流体是液体,可认为在收缩前、后其密度不变,即
ρ1=ρ2=ρ
所以液体的体积流量:qV=V1·A1=V2·A2…………………(2)
根据别努利方程(能量守恒定律),在水平管道上Z1=Z2,则有如下关系式中:
——被测介质的可膨胀性系数,对于液体 =1;对气体、蒸气等可压缩流体 <1;
qv——流体的体积流量,[m3/s];(工况下流体的体积流量);
qm——流体的质量流量,[㎏/S];
d——工作状况下节流件的等效开孔直径,[m](对于孔板是孔径,对于文丘得管是喉径,对于VNZ流量计是等效开孔直径);
△P—差压,△P=P1-P2;[Pa];
ρ1——工作状况下,节流件(前)上游处流体的密度,[㎏/m3];
C——流出系数,[—] 无量纲;
β——直径比[—]无量纲。β=d/D。
如果要求有高准确度的测量结果,如要求不确定度是±0.5%的流量值,那么就需要在规定的流量范围和相对应的雷诺数范围内进行校准,即标定出C值。如果±1%到2%的精度是可以接受的,那么对于孔板、喷嘴和文丘利管等标准节流装置可以根据国标标准ISO-5167(2003)或我国国家标准来确定C(流出系数值)。
当要求有高精度(约±0.5%)的流量测量结果时,对每一个VNZ流量计都需进行单独校准。通常是在制造厂的标准装置上或在可溯源至国家基准的独立实验室中进行校准C系数的工作。当雷诺数Red等于或大于8000时,VNZ流量计的重复性为0.1%.
3.关于差压式流量计的分类
以往采用有差压式流量计的分类原则大致上有以下三种:
3.1 按产生差压的作用原理分类:包括分类类型有:(1)节流式;(2)动压式;(3)水力阻力式;(4)离心式;(5)动压增压式;(6)射流式。其中节流式是差压流量计的主要品种,关于节流式差压计进一步合理分类将在下文作专题论述。
3.2 按结构形式分类:包括(1)标准孔板;(2)标准喷嘴;(3)经典文丘利管;(4)标准文丘利喷嘴;(5)圆缺孔板;(6)耐磨孔板;(7)环形孔板;(8)锥形入口孔板等约20多种,详见文献。
3.3 按用途分类又可分为(1)标准节流装置;(2)脏污流节流装置;(3)低雷诺数节流装置;(4)低压损节流装置;(5)宽量程节流装置;(6)小管径节流装置;(7)临界流节流装置等。
3.4节流式流量计的合理分类
依据流体通过节流件时,部分静压能转变为动能,因而产生差压的原理工作。其检测件被称为节流装置。按照流体被节流件节流的方式,即实现流体收缩的方式,可将节流装置细分为以下的两大类,共四个小类,这样有助于从分类学的高度认识各种节流装置由于其自身结构所决定的优缺点;
3.4.1 中心收缩式节流装置
利用节流件将被测流体节流集中收缩到管道中心轴线附近的节流,这是到目前为止绝大多数节流式流量计所采用的节流方式,在该大类中,又可分成以下两个小类:
3.4.1.1 中心突然收缩式节流装置:
即流体流入节流装置后,预先没有流经任何预收缩件而突遇节流件并在管轴中心线附近形成收缩的节流装置,它的典型代表就是标准孔板。
孔板是一个带有同心(同轴)圆孔或偏心圆孔的一块板,当流体流过时由所开的圆孔形成流体的局部收缩。在孔板下游会形成幅度相当大的旋涡,它会使量程比缩小,差压信号中的噪声增大,降低流量计的测量精度,压损增大。由孔板所造成的这种中心突然收缩的节流方式所带来的其他缺点还有:要求的上游直管过长(一般至少20D至50D);孔板前极易积污;孔板入口极易被磨损从而丧失精度;流出系数不稳定,线性差。
3.4.2.1 中心逐渐收缩式节流装置
流体进入节流装置后,先经逐渐收缩段,然后进入中心轴线附近的喉部,zui后经扩散段而流出节流装置,它以经典文丘利管为代表。
经典文丘利管
由于实现了逐渐收缩与扩散,压损较小。一般说来,文丘利管的流出系数接近于1,但是由于磨损和使用,此流出系数可能有变化。文丘利管的主要缺点有:(1)安装费用高;(2)要求的上游直管段较长(与阻流件及β值有关);(3)不适合于测量含湿(或冷凝液)的气体;(4)测量含固体颗粒的流体时,易于被堵塞;(5)当用于大口径管线时,文丘利管体积庞大,而且非常笨重,价格昂贵;(6)量程比小(仅5:1);(7)总重量太大;(8)铺设的总长度太长。
3.4.2 边壁收缩式节流装置
利用同轴安装在管道中的节流件,将流体节流,收缩到管道的内边壁附近,让流体流过由节流件与管内壁所形成间隙,从而形成节流件前后的差压;通过测量此差压ΔP,实现流量测量。可以分为以下两类:
3.4.2.1 突然收缩式:可以用环形孔板[16]作为此类节流装置的典型代表。
环形孔板
环形孔板是一个实现流体在边壁突然收缩的节流装置,它由一个被同轴安装在测量管中的圆盘、三脚支架和中心轴管组成。由盘上测量全(滞止)压力的测压孔所测得的上游压力和圆盘上朝向下游的取压孔所测得的下游压力经中心轴传送到差压变送器。环形孔板的优点是既能疏泄管道底部的液体或固体颗粒又能使被测液体中的气体或蒸气沿管道顶部通过,排出节流装置。对于脏污流体,朝向上游的取压孔仍有被堵塞的危险。关于与管道尺寸之间的相互关系的数据目前公布的很少,仅有一些在常用β值下,用环形孔板测量干净空气流量的数据。
3.4.2.2 逐渐收缩式:以V形内锥流量计为代表利用同轴安装在测量管中的V形尖圆锥,将流体逐渐地节流,收缩到管道内壁附近。通过测量此V形内锥体前后的差压来实现流量测量,如图5所示。通过以上的分类学分析,可以看清,人类对节流式流量计的改进进程,V形内锥流量测量节流装置是对已有节流式流量计改进完善的必然结果。
图5 V形内锥式节流装置
4. V形内锥式节流装置的基本原理与结构
V形内锥式节流装置包括一个在测量管中同轴安装的尖圆锥体和相应的取压口。该测量管是预先精密加工好的,在尖圆锥体的两端产生差压。此差压的高压(正压)是在上游流体收缩前的管壁取压口处测得的静压力,P1如图5所示,而低压力(负压)则是在圆锥体朝向下游端面,锥中心轴处所开取压孔处压力P2。该圆锥体的*朝向来流,该圆锥体与其尾随面之间是一个尖锐的锐角。此交合面的边缘使得流体在进入下游的低压区之前有一个平滑的过渡区,如图5所示。
由于流体不是被迫收缩到管道中心轴线附近,并且也不再是一个阻挡物(节流件)令流体突然改变流动方向,而是利用这种结构新颖的内锥式节流装置实现了对流体的逐渐朝向管内边壁的收缩(节流),使V形内锥式流量计具有了一系列*的优点。这种流量计在其节流件的下游只会产生高频低幅的喘流(小涡流),因而差压变送器所测量的差压ΔΡ信号是低噪声信号。这样在低压力的取压孔处可以测得灵敏度(分辨率)优于2.5毫米水柱的压力。这就使只用一个差压变送器就获得很宽的量程比(范围度)(量程比可大于15比1)和很好的重复性,重复性优于±0.1%成为可能。
4.1 V锥技术的特征
所有各种节流式差压流量计都使用同一形式的数学方程式,普遍适用的计算工况下实际流量的公式,如式(5)、式(6)所示。只是在确定尺寸和具体实现流量方面,各种节流式流量计有某些微小的差别。对于V形内锥式节流装置,在公式(5)或公式(6)的流量计算公式中,应采用等效的开孔直径和等效的β值。例如,在如下的公式(5)和公式(6)中,应该用等效值(D2- )取代d2,式中dv—尖圆锥体zui大横截面,圆的直径:
对于VNZ流量计,应该用(D2-dV2)取代以上两式中的d2
dV———尖锥体zui大横截面,圆的直径,m;
对于VNZ流量计应该用一个等效的β值(βV)代入以上的(5)和(6)式取代公式中原有的β值。这个工况下等效的β值—βV,可按如下公式求出:
式中:D—工况下测量管的内径,m
dv—工况下尖锥体zui大横截面处,圆的直径,m
βV—VNZ节流装置的等效直径比[—]无量纲;
可按下式计算dV:
dV= ………………(8)
式中dv和D皆指在工况条件下的尺寸。
与孔板(或喷嘴)类同的节流件等效开孔直径dˊ=βV·D………(9)
4.2 VNZ流量计的气体可膨胀性系数
如果被测介质是气体,则必须使用气体可膨胀性系数 来修正别努利方程。这是因为在节流件两端由于压力变化所造成的气体密度ρ的变化并不适用于液体。对于气体,必须用 乘以C(即用 来修正流出系数C)。对于VNZ流量计的 的计算公式[5]如下:
=1-(0.649+0.696β4)· ……………………(10)
式中:
△P-一般指在常用流量下,内锥前后的常用差压;
β—VNZ节流装置的等效直径比,即βV;-
k—被测介质(可压缩流体)的等熵指数;
P1—工况下节流件(内锥)上游取压孔处可压缩流体的静压Pa;
△P与P1应取相同的压力单位。
对于每一个VNZ流量计,在流量公式中所采用的流出系数C是通过流量标定而获得的。C的典型数值范围是0.75~0.85。对于气体或蒸汽介质的可膨胀性系数 可按式(10)计算。一个VNZ流量计由VNZ节流装置、差压信号管线,三阀组组件、差压变送器及流量计算及显示仪组成,其整机接线示意图如以下图6所示。
图6 YNZ流量计整机接线示意图[6]
4.3 VNZ节流装置的三种结构型式
4.3.1精密测量管型,如图7所示,其口径范围一般从 15mm~900mm。
4.3.2维夫(Wafer)式,即法兰夹装式,如图8所示,其口径范围从15mm~150mm。
4.3.3 插入(带顶部管壁)式,如图9所示,其口径范围是150mm至1800mm,由于无法进行校准,精度较差,不确定度在3%到5%之间,测量值的重复性仍然很好。
图7 精密测量管型 图8 维夫式 图9 插入式
5. VNZ流量计的主要性能指标与特点:
5.1 在精密测量管中的内锥的标准等效直径比
βV=0.45, 0.55, 0.65, 0.75和0.85
5.2 在各种阻流件的下游安装VNZ流量计时,所要求的直管段都大大缩短,一般上游要求有0至3D的直管段(当流量计安装在阀门的下游时,要求3D);下游要求有0至1D的直管段。
例如:经测试将 VNZ流量计安装在单弯头之后,在0至20D的距离内,流出系数C的变化全部在±0.5%以内,如图10(a)所示;
将VNZ流量计安装在不在同一平面的双弯头后,在0至100D的距离内, 流出系数C变化全部在±1%以内,如图10(b)所示;
5.3 在绝大多数的使用场所,VNZ流量计的测量度达±0.5%;
5.4 重复性为±0.1%;
5.5 典型的范围度(量程比)为15:1;
5.6 zui小雷诺数为8000,对于雷诺数低于8000的场所,要采用一个 拟合的关系式;
5.7沿测量管的内壁由被测流体自行实现完全的自清扫,所以可以自行消除液中的含气或气中的含液以及气或液中所含的固体颗粒,将它们吹向下游,始终确保无污物在流量计中沉积或堆积;
5.8采用标准化的圆锥尺寸,可以减小压损并增大流量测量范围;
图10(a)VNZ 流量计在一个单弯头的下游
图10(b)VNZ 流量计在不在同一平面的双弯头的下游
图注:图中的βv.cone即等效直径比βV
5.9测量管中的设计压力可达4Mpa或6Mpa。
5.10工作温度可达到370℃或更高(如640℃)。
5.11在V形锥的下游能更好的实现流体的混合,它是一个良好的混合器。
6. VNZ流量计的优缺点
6.1优点
6.1.1准确度优于实测流量的±0.5%,根据 导[15],在CEESI的依阿华(IOWA)的天然气大流量测试装置上曾对一批口径从457mm至711mm的VNZ流量计进行了测试,其不确定度从±0.118%到±0.203%不等,对两个相同口径(660mm)的VNZ流量计测试后,所有测试点的总离散度在±0.55%以内。该不确定度水平可与其他各种气体流量计相比;
6.1.2这种流量计的量程比:典型值为15:1,至少可有10:1的量程比;
6.1.3重复性优于±0.1%;
6.1.4安装时所要求直管段很短,上游要求0至3D,下游要求0至1D;不需要在VNZ流量计的上游安装流动调整器;
6.1.5流量计结构设计是流体扫过型结构,不可能截留流体中任何夹带的气,液或固相污物,非常适用于脏污流体的流量测量,如焦炉煤气,湿气体等;
6.1.6特殊设计的内锥体可以减弱被测压力(差压)场中脉动(振荡)的幅值,从而减小差压信号中的噪声;
6.1.7无可动部件;
6.1.8当流体流经具有特殊廓形的内锥体时,会在其周边形成边界层并疏导流体离开锥体尾部的边缘,从而减少它被磨损的可能性;
6.1.9由于压损小,适用于低静压流体的流量测量的使用场合,如烟道气;
6.2缺点:
6.2.1当要求VNZ流量计具有优于±0.5%的度,对每一台流量计都要求在尽可能接近使用条件的校准装置上对它进行实流校准,即标定它的流出系数C;
6.2.2 VNZ流量计尚未达到标准化的程度;
6.2.3由于结构上原因,无法用一台VNZ流量计适应双向流的流量测量要求。
各种流量计所适用的流体范围一览表
流体 Meter类形 |
洁净气 /液体 |
脏污气 /液体 |
腐蚀性 液 体 |
粘性 液体 |
磨蚀 浆液 |
含纤维 浆 液 |
低流速 流 体 |
蒸汽(气)气 体 |
高温 流体 |
低温 流体 |
不充满 管 道 |
非牛顿流 体 |
明渠 |
|
节流式差压流量计 |
VNZ |
○ |
○ |
○ |
◎ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
╳ |
╳ |
╳ |
孔板 |
○ |
◎ |
○ |
◎ |
╳ |
╳ |
○ |
○ |
○ |
○ |
╳ |
○ |
╳ |
|
文丘利管 |
○ |
√ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
○ |
◎ |
◎ |
╳ |
◎ |
╳ |
|
喷嘴 |
○ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
○ |
◎ |
◎ |
╳ |
◎ |
╳ |
|
毕托管 |
○ |
◎ |
√ |
◎ |
╳ |
╳ |
◎ |
○ |
◎ |
◎ |
╳ |
╳ |
╳ |
|
弯头 |
○ |
√ |
√ |
◎ |
√ |
◎ |
╳ |
○ |
◎ |
◎ |
╳ |
◎ |
╳ |
|
电磁 |
○液 |
○液 |
○液 |
○V |
○ |
○ |
√ |
╳ |
◎ |
╳ |
◎ |
√ |
◎ |
|
质量流量计 |
科氏力 |
○ |
○ |
√ |
○ |
○ |
√ |
√ |
◎ |
◎ |
◎ |
╳ |
○ |
╳ |
量热式 |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
√ |
○ |
◎ |
╳ |
╳ |
◎ |
╳ |
|
流体振荡形流量计 |
涡街 |
○ |
√ |
√ |
◎ |
╳ |
╳ |
╳ |
○ |
◎ |
◎ |
╳ |
╳ |
╳ |
射流 |
○ |
◎ |
√ |
◎ |
╳ |
╳ |
╳ |
╳ |
◎ |
◎ |
╳ |
╳ |
╳ |
|
旋进旋涡 |
○ |
╳ |
◎ |
◎ |
╳ |
╳ |
╳ |
○ |
◎ |
╳ |
╳ |
╳ |
╳ |
|
容积式 |
○ |
╳ |
◎ |
○ |
╳ |
╳ |
○ |
○ |
◎ |
◎ |
╳ |
╳ |
╳ |
|
靶式 |
○ |
√ |
√ |
√ |
◎ |
╳ |
◎ |
○ |
◎ |
◎ |
╳ |
◎ |
╳ |
|
涡轮 |
○ |
◎ |
◎ |
√ |
╳ |
╳ |
◎ |
○气 |
√ |
◎ |
╳ |
╳ |
◎ |
|
超声 |
传播时间 |
○ |
◎ |
◎ |
◎ |
╳ |
╳ |
◎ |
◎ |
╳ |
◎ |
╳ |
◎ |
╳ |
多普勒法 |
╳ |
○ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
╳ |
╳ |
╳ |
╳ |
◎ |
╳ |
|
变面积式 |
○ |
√ |
√ |
√ |
╳ |
╳ |
◎ |
○ |
√ |
╳ |
╳ |
╳ |
╳ |
|
堰与槽 |
○ |
√ |
◎ |
╳ |
◎ |
◎ |
√ |
╳ |
╳ |
╳ |
○ |
╳ |
○ |
|
图例:○—设计; ◎ —在一定条件下可用(向厂家咨询); √—通常可用; ╳—不适用。
7.典型产品剖析:
7.1从速度分布,流动调整及直管段要求作横向剖析.
为了获得好的速度分布并且将旋转二次流(涡流)从被测流体中消除,并且为了尽可能的缩短流量计上下游的直管段,大多数的流量计,如节流差压式、超声、涡轮或涡街流量计都要求在其上游安装流动调整器。现根据公布的ISO标准(或标准草案)以及我国相应的国标分别对几种主要流量进行剖析并与VNZ流量计作对比.
7.1.1传统的节流差压式流量计:
ISO5167的修订已有10多年的历史,2003年3月标准化组织终于正式公布了新修订的ISO5167新标准.这个ISO5167新标准所修改的主要内容有:[7.8]
7.1.1.1根据大量数据回归的R/G公式取代了原来的Stolz公式;(参,见ISO5167-2:2003[E],5.3.2.1节,流出系数C);
7.1.1.2在没有流动调整器的条件下,对孔板(或文丘利管)与一些上游阻流件之间所要求的zui小直管段提出了全新的及更长的要求,详见ISO5167-2:2003(E),表3,P.16以及本册的表1、表2及表3。
7.1.1.3如在孔板上游安装流动调整器,则可以适当缩短孔板上游直管段,详见ISO5167-2:2003(E),表4,P.23;
7.1.1.4 采用新公式来计算孔板的可膨胀性系数(具体请参见ISO5167-2:2003(E),5.3.2-2节)
7.1.1.5修订了关于孔板的不同轴度,不平面度及孔板上游管道粗糙度的限制要求。
与修订前ISO-5167相比较,以上5条都是有实质性变化的内容,其中zui主要的一条变化就是对孔板等节流装置的上游zui小直管段提出了全新的和加长的要求.现仅举一个实例来说明ISO5167新旧标准的变化:如果将一个β值为0.6的孔板安装在单个90°弯头之后,那么按旧标准要求的上游zui小直管段L1 =18D。新标准则要求L1=42D,新旧标准所要求zui小直管段的差值△L1=+24D,现在ISO5167-2:2003(E)新标准已正式公布,原有的按老标准所设计选定的L1 ,由于太短(仅18D),该孔板流量计已不符合新标准的要求,在此种情况下*补救的办法就是按新标准4的要求,在该β=0.6的孔板的上游13D处安装一个19根管束的流动调整器,安装工作包括切开线,焊接法兰,装入流动调整器,清洗,吹扫,打压,耐压测试与试漏等一系列的工作。如果孔板很多,很明显工作量则相当巨大。
目前已研制出多种新型流动调整器,利用它们有助于在传统节流 差压式流量计入口处保持一个较好的速度分布,然而一般说来VNZ流量计则不需要任何流动调整器械.VNZ流量计本身能(修正)矫正已畸变的速度分布.这主要是由于流体与内锥的相互作用,测试结果证明:V形内锥有整流作用,它不但能改善速度分布还能在很大程度上消除旋涡二次流,详见图11(a)和图11(b)[9]
畸变的速度分布 由内锥造成的新的速度分布
图11(a)内锥的整流作用
图11(b)V形内锥的整流作用
由于VNZ流量计并不受速度分布的影响,因此可将这种VNZ流量计安装在一个普通差压式流量计无法适用的很短的直管上或很 小的安装地点内.由于减少了上下游直管段及流动调整器,安装空间及占地面积都大大减少,因此可以使原始投资大大削简.
一个VNZ流量计的典型安装图如图12所示.请注意VNZ流量计所要求的上游直管为0至3D,而其下游所要求的直管段为0至1D。
图12 VNZ流量计的典型安装图
7.1.2 多声道气体超声流量计(USM)
在现行的我国国标GB/T18604-2001[11]及AGA9号 告[12]中推荐的上游zui小直管段长度l1为10D,下游zui小直管长度l2 为5D 。
在关于气体超声流量计的ISO国标标准(草案)ISO/WD17089[10]中已不再推荐l1 和l2 ,其原因是:由于超声流量计的类型,其上游的管道配置和流动调整器在具体情况下变化很大,因此要想对超声流量计上游的直管段实现标准化实际上是不可能的。为克服安装条件的影响,为减小由于上游管道配置所带来的误差,可以采用以下三种方法:
(1) 增加超声流量计上下游的直管段长度;
(2) 使用流动调整器;并认定流动调整器是USM不可分的一部份。
(3) 在尽可能接近(类似)实际工作条件的条件下进行实流校准因此各个厂家所宣布的推荐的上下游直管段都不相同,例如😀aniel(丹尼尔)公司公布(1)在没有流动调整器的条件下,SeniorSonic所要求的上游直管段长度L1至少是 20D, L2至少是 5D;(2)当采用CPA50E和丹尼尔的Profiler流动调整器(FC)时,流量计上游L1=10D处应安装FC,在FC之前(上游)应还有5D的直管段 ;(3)当采用GFC VAS流动调整器时,在l1 =10D处安装流动调整器,该流动调整器占5D管长,在它的上游至少还有5D的直管段。
Instromet (英斯卓美)公司则宣布:对于该公司的Q.Sonic-4c,超声流量计表体长度为3D(或4D);在流量计表体前3D处安装改进型的Spearman厚板式流动调整器(FS-3),在FS-3的上游需要有2D的直管。即l1 总长为5D,下游l2 为2D。这是USM至今zui短的上下游直管段要求。然而,如前所述,VNZ流量计所要求的上游zui小直管段长度l1 是0至3D;下游zui小直管段长度l2 是0至1D,而且不需任何流动调整器,这是任何一种气体超声流量计都不能够与之相比的。
7.1.3气体涡轮流量计
由于涡轮流量计与超声流量计一样同属于速度式流量计,因此气体涡轮流量计的性能也同样受速度分布及旋涡二次流的影响。关于气体涡轮流量计的标准ISO9951:1993(E)规定:在高水平干扰及低水平干扰的下游2D处安装气体涡轮流量计,该流量计上、下游的直管段都是2D。受高(或低)水平干扰的影响、气体涡轮流量计的附加误差应不大于±0.3%(被测流量值的±0.3%)。因此在气体涡轮流量计的上游应安装流动调整器。
为了使气体涡轮流量计具有抗干扰的能力,Instromet(英斯卓美)公司将所研发的X4X两级流动调整器整合到SM—RI型涡轮流量计中组成了一体化的SM—RI—X型气体涡轮流量计。1994—1995年经欧洲、德、法、荷、意等国的五大燃气企业的联合测试组GERG的测试证明:SM—RI—X完全符合ISO9951的各项要求。
与SM—RI—X相比,VNZ流量计上游仅要求0至3D的直管段,下游仅要求0—1D 的直管段,而且VNZ流量计不需要整流器。VNZ流量计可测量清洁或脏污的气体(或液体),在它的上游不需要安装过滤器,可测高温流体这些都是它的优点。不足之处是:有关VNZ流量计在ISO9951规定的高∕低水平干扰下游 2D处的全面测试,未见 导,类似的测试有 导。
7.2从仪表的可靠性及信号的稳定性作剖析
大多数的节流式差压流量计都没有可动部件,因此可以认为它们在机械性能方面是稳定的,然而,虽然标准孔板早已列入标准ISO5167和我国国家标准GB2624,但它在结构上是有其固有弱点的,它在实际使用中
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