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HLLGKB孔板蒸汽流量表渦街流量計

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蘇州華陸儀器儀表有限公司

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產(chǎn)品簡介

HLLGKB孔板蒸汽流量表與彎管蒸汽流量計在實際應用中存在的差異，通過對影響流量精度的主要參數(shù)進行定性分析，HLLGKB孔板蒸汽流量表剖析了影響兩種流量計測量準確度的重要因素，并結(jié)合實際生產(chǎn)情況，比較了以蒸汽為測量介質(zhì)的兩種流量計的優(yōu)缺點。

詳細介紹

HLLGKB孔板蒸汽流量表，通過對影響流量精度的主要參數(shù)進行定性分析，剖析了影響兩種流量計測量準確度的重要因素，并結(jié)合實際生產(chǎn)情況，比較了以蒸汽為測量介質(zhì)的兩種流量計的優(yōu)缺點。比較結(jié)果表明，不同的雷諾數(shù)、密度、壓差等重要參數(shù)的變化對兩種流量計會產(chǎn)生不同的影響；彎管蒸汽流量計較之孔板蒸汽流量計擁有諸多明顯優(yōu)勢以及廣闊的發(fā)展前景。

蒸汽流量是鍋爐出口蒸汽的重要控制參數(shù)，它對整個系統(tǒng)效率的評定以及經(jīng)濟效益的影響都起著至關(guān)重要的作用。

目前，鍋爐蒸汽流量的測量主要有孔板流量計和彎管流量計。兩者都是利用差壓來計算流量，但是二者的差壓產(chǎn)生方式以及運用的公式原理卻有著本質(zhì)的不同。在生產(chǎn)中很多用戶都認為高品質(zhì)的流量計就必然能夠帶來**的測量，而忽略了因為流量計的測量原理不同、適用介質(zhì)不同以及系統(tǒng)自身工況特點所引起的各種可能導致測量不準確的實際因素，而這些恰恰是選擇流量計類型的關(guān)鍵。
1 孔板流量計的測量原理及影響因素
1.1基本原理
在充滿流體的管道內(nèi)，當流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流原件時，由于孔板節(jié)流而使流體收縮，流體的速度增大，壓力降低，孔板前后便形成了壓差。利用前后形成的壓差，以流體連續(xù)性方程及伯努利方程為理論計算基礎(chǔ)，從而計算得到流體實時流量。孔板附近的流速和壓力分布示意圖如圖1所示。
1.2流量計算公式
由GB/T 2624-2006，對于標準節(jié)流裝置，差壓與流量的函數(shù)關(guān)系式為：
式中：qm為質(zhì)量流量，kg/h；C為流出系數(shù)；ε為膨脹系數(shù)，只有對于不可壓縮流體ε=1；d為節(jié)流裝置開孔直徑，mm;p為流體節(jié)流前的密度，kg／m3；ΔP為孔板前后差壓值，Pa。
1.3影響測量結(jié)果的主要內(nèi)在因素
下面分別就各個影響因素進行分析。
(1)流出系數(shù)的影響。
對于標準差壓式流量計測量系統(tǒng)，流出系數(shù)C有以下經(jīng)驗公式。
以上公式中：β為直徑比(p= d/D，d、D分別為孔板開孔直徑和上游管道的管徑，mm)；ReD為雷諾數(shù)；L1為高壓端取壓孔到孔板上游端面的距離和管道內(nèi)徑D之比；L2為低壓端取壓孔到孑L板下游端面的距離和管道內(nèi)徑D之比。
在一定型式的孔板和一定截面比情況下，流出系數(shù)C與雷諾數(shù)ReD的函數(shù)關(guān)系如圖2所示。
由氣體狀態(tài)方程可以推導出如下公式：
式中：Kv為容積絕熱指數(shù)；C’為常數(shù)。
因此當直徑比p一定時，壓力與密度的kv次冪成正比。由于在實際生產(chǎn)管網(wǎng)里的蒸汽參數(shù)很難保持恒定的壓力不變，會隨著鍋爐自身燃燒的工況變化而變化，也會隨著外界負荷的波動而波動，因此應當注意大負荷波動情況下由于蒸汽速度及密度的變化，以及雷諾數(shù)的變化，會引起的流出系數(shù)C的變化（特別是在雷諾數(shù)較小時變化*為明顯)，從而進一步影響孔板流量計測量的測量準確度。
(2)膨脹系數(shù)的影響。
對于差壓式流量計測量系統(tǒng)，膨脹系數(shù)ε有以下公式：
式中：盧為直徑比(p= d/D，d、D分別為孔板開孔直徑和上游管道的管徑)；P2為管道內(nèi)蒸汽節(jié)流前優(yōu)良壓力，Pa；P1為管道內(nèi)蒸汽節(jié)流前優(yōu)良壓力，Pa；k為蒸汽等墑指數(shù)。
從式(3)可以看出，ε值與β、P2、P1、k有關(guān)，且P2/P1>0. 75時，式(3)可以使用。一般當ΔP/P1<0. 04時，ε的誤差可忽略不計，但在低靜壓高差壓的情況下，ε值有不可忽略的誤差。此時膨脹系數(shù)的不確定度為：
(3)密度的影響。
由于蒸汽是可壓縮流體，當其他條件不變的情況下，壓力變化時必然會導致蒸汽密度的變化。在實際測量中，如果孔板前后的差壓不變，但若蒸汽壓力發(fā)生變化造成密度變化，那么雖然孔板式流量計的顯示值不變，但實際流量卻會發(fā)生變化（因密度變化），這時就會出現(xiàn)流量測量誤差。
綜合以上分析，隨著蒸汽負荷的波動，特別是當鍋爐低負荷運行或者是大負荷波動時，往往會由于壓力p、密度p、速度v的變化而引起流出系數(shù)C及膨脹系數(shù)ε的變化。因為孔板長時間使用，而沒有按照規(guī)定每年定期拆檢，導致孔板入口邊緣不尖銳，影響β值及d值，并且壓力的變化會導致密度p偏離設(shè)計值，這些因素*終會嚴重導致流量qm不準確。
2彎管流量計的測量原理及影響因素
2.1基本原理
當流體流經(jīng)彎曲管道時，由于受到管壁的導流作用，流體被迫做90°旋轉(zhuǎn)圓周運動，從而產(chǎn)生離心力，依靠測量管壁內(nèi)外側(cè)的壓力差可得到離心力的大小，并以強制旋流理論為基礎(chǔ)，可以計算得到流體流量。彎管流量計示意圖如圖3所示。
2.2流量計算公式
當流體流經(jīng)彎管做90°旋轉(zhuǎn)時，在彎管45°處管道內(nèi)外徑的流體速度梯度達到*大，內(nèi)外壓差達到*大，因此取45°處為測壓點。
流量計算公式為：
式中：v為流體平均流速，m/s；a為流量系數(shù)；ΔP為45°截面外側(cè)、內(nèi)側(cè)壓差，Pa；D為彎管內(nèi)徑，m；R為彎管曲率半徑，m;p為流體介質(zhì)密度，kg／m3。
質(zhì)量流量qm與平均流速v的關(guān)系如下：
式中：qm為質(zhì)量流量，kg/h；v為流體平均流速，m/s；D為彎管內(nèi)徑，mm;p為流體介質(zhì)密度，kg／m3。
2.3影響測量結(jié)果的主要內(nèi)在因素
由式(5)可以看出，在假設(shè)壓差測量準確的基礎(chǔ)上，理論上影響測量結(jié)果的因素是流量系數(shù)a的確定以及密度p。前面分析過隨著鍋爐負荷及外網(wǎng)負荷的波動，會導致壓力的變化，從而引起密度p的變化，而流量與密度的平方根成正比。對于流量系數(shù)a存在著很多不同的經(jīng)驗公式，雖然各有不同，但普遍認為其與雷諾數(shù)Re。及管徑D、彎管曲率半徑R有關(guān)。存在如下關(guān)系a=f(ReD，D，R)，例如國內(nèi)學者陸祖祥通過實驗所得的經(jīng)驗公式：
通過比較陸祖祥的流量公式與上面給出的流量公式，可以知道a oC（1 -6.5/Reco.s）。
所以流量系數(shù)對雷諾數(shù)的平方根存在函數(shù)關(guān)系，隨著ReD的變化a也隨之變化。綜上分析可知，影響測量精度的因素主要來自于負荷劇烈波動下或者低負荷下所引起的蒸汽密度和速度偏離設(shè)計值，也使雷諾數(shù)偏離預定值，進一步影響測量**度。
3兩種流量計分析比較
兩種流量計分析比較如下。
(1)雷諾數(shù)ReD的影響：對于孔板流量計，雷諾數(shù)在大于104時可認為對于流出系數(shù)沒有太大影響，但對于較小雷諾數(shù)影響較大。而對于彎管流量計，其要求的雷諾數(shù)下限較高，例如對于DN100以及DN200的管子需要雷諾數(shù)達到2.3×l05和4.6×l05，對于較低雷諾數(shù)的流體，會導致誤差增大甚至不能測量。
(2)密度的影響：對于孔板流量計，當密度增加會引起兩部分變化，首先密度的平方根本身就與流量成正比；其次密度的增加會導致雷諾數(shù)的增加，會使流出系數(shù)減小，因此對于之前有一定的補償作用（但對于擁有較高雷諾數(shù)的流體，其流量系數(shù)基本保持定值）。而對于彎管流量計，流量qm與密度的平方根成正比，而與雷諾數(shù)如前所述影響不大。因此特別對于較高雷諾數(shù)的流體，密度對于兩者的影響相近，對于相對較低雷諾數(shù)的流體，較之于彎管流量計，孔板流量計的測量偏差會更大。
(3)壓差的影響：對于以高壓蒸汽為介質(zhì)的測量系統(tǒng)而言，單純從精度分析，由于孔板流量計膨脹系數(shù)的不確定度隨著壓差的增大而增大。而彎管流量計不存在這樣的情況，因此對于測量高壓蒸汽而言彎管流量計有很多優(yōu)勢。
(4)微量磨損的影響：由于孔板流量計常年運行，長期經(jīng)受蒸汽的沖刷和腐蝕，會導致孔板入口邊緣磨損，導致開孔直徑D，如果磨損而不作修正，將會使測量值小于實際值。而彎管流量計對于微量磨損不敏感。
(5)安裝條件的影響：孔板流量計對于直管段要求為D、后SD的*低要求，而彎管流量計只需要前5D、后2D的直管段要求，對安裝現(xiàn)場條件要求較低。
(6)節(jié)能因素：孔板流量計需要在管道內(nèi)放入孔板，從而增加了截留損失，特別對于低參數(shù)蒸汽，累計的管道上的孔板對于降低蒸汽品質(zhì)較為明顯。而彎管流量計不需要任何附加節(jié)流件及插件，是一種節(jié)能的流量測量裝置。
(7)孔板流量計發(fā)展時間較早，理論及技術(shù)發(fā)展非常成熟。而彎管流量計對于流量系數(shù)離散性大的問題雖然取得了長足的進展，但是相比較孔板流量計仍不夠成熟。
通過以上分析和比較，隨著彎管流量計的不斷發(fā)展成熟，特別是對于低雷諾數(shù)測量技術(shù)的不斷*以及測量精度的不斷提高，其*性會越來越明顯，它的結(jié)構(gòu)簡單、沒有任何節(jié)流原件和插件等特點，在維持熱力設(shè)備長周期運行方面以及節(jié)能降耗方面是孔板蒸汽流量計難以取代的。但是由于孔板流量計有著悠久的發(fā)展歷史和成熟的設(shè)計、制造、安裝、運行、檢修技術(shù)以及*的標準和規(guī)范，在很長一段時間內(nèi)，它仍然具有很大的生存空間。上述分析對于指導我們的生產(chǎn)實踐、充分掌握兩種流量測量系統(tǒng)的性能及所適應的生產(chǎn)環(huán)境，都將帶來較大的幫助。

關(guān)鍵詞：蒸汽流量表蒸汽流量計孔板流量計彎管流量計

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