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德爾塔巴流量計在流量測量中的應用

時間:2013-03-04 11:10來源:自創 作者:ahenghui 點擊:
在現在工業過程自動化中,流量是重要的過程參數,為了對生產過程進行有效的監督、操作和控制,需要測量各種介質的流量。流量檢測儀表是發展生產、節約能源、改善產品質量、提升經濟效益和管理水平的重要工具,是工業自動化中重要的儀表之一。流量儀表種類繁

在現在工業過程自動化中,流量是重要的過程參數,為了對生產過程進行有效的監督、操作和控制,需要測量各種介質的流量。流量檢測儀表是發展生產、節約能源、改善產品質量、提升經濟效益和管理水平的重要工具,是工業自動化中重要的儀表之一。流量儀表種類繁多,各適用于不同的場合,按測量途徑劃分可分為質量式流量計、容積式流量計和速度式流量計,速度式流量計中又劃分為電磁流量計、變面積式流量計和差壓式流量計等。本文中所介紹的德爾塔巴流量計就是一種差壓式流量計

1 德爾塔巴流量計簡介

德爾塔巴流量計是由德國思科(Systec-Controls)公司和德國埃爾朗根(Erlangen)大學于上世紀90年代合作研制開發的一種流量測量儀表,1995年開始正式生產銷售。目前完善至全系列各種規格,已在16個國家銷售、應用數千臺。

1.1 測量原理

差壓式流量計是一類應用最為廣泛,用量居首的流量計。德爾塔巴流量計同樣是運用差壓測量的原理,可以說是一種特殊的節流裝置。

節流式差壓測量以流量連續性方程(質量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎。管道內充滿流體,當流體流經節流件時會在節流件處形成局部收縮,導致流速增大,靜壓降低,在節流件前后產生差壓,流量愈大,差壓愈大,因而可以依據差壓來衡量流量的大小。

1.2 基本結構

德爾塔巴流量計由探頭、安裝套管、變送器連接部件、差壓變送器等四部分組成。

德爾塔巴探頭的長度等于管道內徑,探頭前后各分布著一排不均勻分布的孔,孔徑為8mm,分別為高壓孔和低壓孔,高壓孔始終面向流體的流動方向。通過探頭的前后兩排孔將管道內壓力在孔內取平均,并得出探頭前后差壓。

安裝套管是德爾塔巴與管道的連接部件,套管的一側與管道焊接,另一側與德爾塔巴連接,連接形式按壓力的大小可選擇螺紋或法蘭連接。套管的長度由管道保溫層厚度決定。

德爾塔巴探頭與變送器連接部件有多種選擇,如:球閥、截止閥、1/2NPT外螺紋或者直接與變送器連接的橢圓轉化器等。連接部件還包括適用于過熱蒸汽介質的一體化冷凝器以及一體化的溫度和壓力測量裝置。

差壓變送器將探頭提供的差壓信號經開方和計算,得到流量。要依據探頭所產生的實際壓差,選擇合適量程和精度的變送器。

2 德爾塔巴流量計特點

1)高精度,低直管段要求

德爾塔巴流量計很好的將高精度和低直管段要求結合在了一起,在滿足直管段的條件下(一般為前7D后3D)可以達到0.5%的精度,即使在相當短的直管段下(前2D后1D)也可以到達2%的精度。這決定了德爾塔巴可以用于直管段苛刻的場所,在大管徑上的應用尤為明顯。

2)大差壓、小壓損、低運行成本

德爾塔巴特殊的探頭設計決定了測量時可產生較其他一體化探頭要大的差壓,大差壓決定了差壓變送器的量程范圍大,測量精度也較高。

流量計的壓力損失是指由于管道中存在的一次裝置,而產生的不可恢復的壓力降,在生產中需盡可能的減少流量計壓力損失。使用德爾塔巴測量時所產生的壓損遠遠小于孔板等傳統節流裝置,由于壓損小,管道流體動力損失也小,裝置的運行成本低,成本回收快。

3)運用范圍廣

德爾塔巴流量計應用范圍廣,可測量干氣、濕氣、液體以及蒸汽等多種介質,不受介電常數限制;可選擇管道式及插入式,測量口徑從3mm至15000mm,適用于各種口徑的方管及圓管。對與高溫、腐蝕介質可采用特殊的探頭及管道連接材質。

4)一體化結構、安裝便利、免于維護

德爾塔巴流量計可以實現真正的一體化安裝,包括蒸汽流量的測量,將差壓探頭、溫度和壓力的測量以及差壓變送器在一根探頭上安裝,而傳統的蒸汽測量無法實現一體化安裝。一體化安裝可以減少接頭、減少泄露,更為安全,同時也減少了安裝工作量,一臺一體化德爾塔巴流量計從開孔至安裝完畢僅需60分鐘。探頭取壓孔的防堵設計也使得德爾塔巴流量計在后期基本免于維護。

此外,德爾塔巴流量計還有大量程比、安裝方式多樣等特點。德爾塔巴與一些常用流量儀表的主要性能比較見表1。

3 德爾塔巴流量計孔板流量計計算比較

這里通過一則實例,對德爾塔巴流量計孔板流量計的差壓及壓損進行比較。

本工況測量介質為甲醇水溶液,密度為794kg/m,管道公稱通徑DN50,工作壓力0.13MPa(A),工作溫度80℃。介質的最小流量480kg/h,常用流量880kg/h,最大流量1600kg/h,刻度流量定為1800kg/h。這里分別選用孔板和型號為DF10M的管道式德爾塔巴流量計,計算出各流量情況時差壓及最大壓損如表2所示。

由上表中的計算結果可以看出,在此工況下,使用德爾塔巴流量計獲得了與孔板相近、甚至略大于孔板的差壓值,但其所產生的最大壓損僅約為孔板的一半。此處設計若采用德爾塔巴流量計代替傳統的孔板進行測量,不但可以降低對直管段的要求、提高測量精度,同時也可以減少裝置的后期運行成本。

4 結束語

化工設計中,流量計的選擇不僅需要考慮到工況條件、介質本身特性、精度要求等,還需考慮安裝運輸便利、前期投入以及后期運行成本等實際因素,因此需要在各種流量儀表中權衡利弊,選擇最為合適類型及型號。德爾塔巴流量計在精度等級、直管段要求、壓損及安裝上都有著自己的特點和優勢,為我們流量計的選擇提供了一種不錯的方案,在工程應用中有著一定的實際意義。


 

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