均速管流量計(jì)分類
國(guó)內(nèi)外逐漸推出了分離點(diǎn)確定的菱形截面檢測(cè)桿(國(guó)外稱鉆石Diamonr)以取代圓截面,那么均速管流量計(jì)分類有哪些?目前常用的有以下幾種:
1、菱型—Ⅱ型
總壓、背壓檢測(cè)孔均采用2~4對(duì),在高、低壓腔中平均后,分別引至差壓變送器高低壓端。美國(guó)DSI上世紀(jì)末期(1984年)推出的Probar產(chǎn)品(圖2C-1)由三個(gè)型材(一個(gè)菱形、二個(gè)三角形)組合成檢測(cè)桿。而德國(guó)的intra-automation公司于上世紀(jì)90年代推出了一體化結(jié)構(gòu)(圖2C—2),稱為Itabar的產(chǎn)呂,檢測(cè)有內(nèi)用隔板分為高低二個(gè)壓力腔,強(qiáng)度好,不易泄漏,且采用高強(qiáng)度耐熱鋼后,耐壓可達(dá)40Mpa,耐溫可達(dá)100℃。Probar及Itabar的檢測(cè)桿都采取了復(fù)合結(jié)構(gòu),可將溫度變送器插入檢測(cè)桿組成一體化智能質(zhì)量流量計(jì)。
2、托巴管
由英國(guó)托巴(TFL)流量計(jì)公司,1985年推出,在圓形檢測(cè)桿,??出一個(gè)大角形,迫使流體在六角處分離,它與菱形—Ⅰ型早期采用過(guò)的忠壓引出管,實(shí)踐證明,不僅沒(méi)有什么優(yōu)異的性能,反而增大易于堵塞的弊病,這種結(jié)構(gòu)早被國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠商所淘汰。國(guó)內(nèi)某廠推一種產(chǎn)品,亦稱托巴管,其實(shí)就是在每個(gè)總壓檢測(cè)孔上焊一個(gè)彈頭,檢測(cè)桿仍為圓形。它既沒(méi)有彈頭型控制附面號(hào)的優(yōu)點(diǎn),又保留了圓截面分離點(diǎn)不確定的缺點(diǎn)。匠心何在?難以理解!
3、菱形—Ⅰ型
由美國(guó)DSI公司1978年推出。由于均速管一般應(yīng)使用在位流中,即管道橫截面積有橫向流動(dòng),背壓應(yīng)相等,可以僅取一點(diǎn)背壓,用一根內(nèi)徑約3毫米的細(xì)管引至變送器,但現(xiàn)場(chǎng)流體大多不夠潔凈,常有堵塞故障發(fā)生。目前國(guó)內(nèi)仍有廠家生產(chǎn),國(guó)外早已棄而不用。
4、彈頭型
1992年由美國(guó)Veris公司推出,稱為Verbar(威力巴)。
Verbar在其彈頭前端表面做了粗糙處理(X/Ks≈200),認(rèn)為處理后可保證形成紊流附面層,提高測(cè)量準(zhǔn)確度。附面層由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪麟m會(huì)影響準(zhǔn)確度,但這種影響相對(duì)其他因素來(lái)說(shuō)是微不足道的,而彈頭形及靜壓點(diǎn)的位置,卻使其輸出差壓相對(duì)其他類型均速管偏低不少,影響了它在低密度、低流速情況下的選用。
5、T型
T型結(jié)構(gòu)正對(duì)流向2001年由美國(guó)DSI公司推出,有二排密集的總壓檢測(cè)孔(直徑約2mm)或取壓槽,背流回一測(cè)采用了二排背壓孔。認(rèn)為這樣的設(shè)計(jì)可獲得“更多”的速度分布,有利于提高準(zhǔn)確度。其實(shí)總壓孔即或是密集到變成了槽口,也只能測(cè)管道中某一直徑方向的流速。而在直管道不夠長(zhǎng),直徑方向上的流速頒不足以反映整個(gè)截面時(shí),這種設(shè)計(jì)毫無(wú)意義。用槽口代替總壓孔,在幾十年前就出現(xiàn)過(guò),并未推行說(shuō)明沒(méi)有實(shí)用價(jià)值,其次,采用較小的總壓孔(或槽)卻易于堵塞。事實(shí)上并非廠商所說(shuō)T形檢測(cè)桿正前方形成了高壓區(qū),粉塵不易進(jìn)入。如真是這樣,汽車擋風(fēng)玻璃板上還有用雨刷的必要嗎?
均速管測(cè)量原理
均速管流量計(jì)由一根沿直徑插入管道中的中空金屬桿,在迎向流體流動(dòng)方向有成對(duì)的測(cè)壓孔,一般說(shuō)來(lái)是兩對(duì),但也有一對(duì)或多對(duì)的,其外形似笛。迎流面的多點(diǎn)測(cè)壓孔測(cè)量的是總壓,與全壓管相連通,引出平均全壓p1,背流面的中心處一般開(kāi)有一只孔,與靜壓管相通,引出靜壓p2。均速管是利用測(cè)量流體的全壓與靜壓之差來(lái)測(cè)量流速的。均速管的輸出差壓(△p)和流體平均速度(v),可根據(jù)經(jīng)典的伯努利方程得出:
式中; △P——全壓與靜壓之差,Pa
ρ——流體密度,kg/m3
k——校正系數(shù)。
如果用流量來(lái)表示,其流量計(jì)算基本公式為
式中 qv ——流體的體積流量,m3/s;
qm——流體的質(zhì)量流量,kg/s;
α ——工作狀態(tài)下均速管的流量系數(shù);
ε——工作狀態(tài)下流體流過(guò)檢測(cè)桿時(shí)的流束膨脹系數(shù);
A——工作狀態(tài)下管道內(nèi)截面面積,m2
對(duì)于不同壓縮性流體:ε=1; 對(duì)于可壓縮性流體:ε<1
現(xiàn)場(chǎng)管道對(duì)均速管流量計(jì)流量測(cè)量的影響
管道對(duì)均速管的流量測(cè)量的影響舉足輕重,不可忽視,主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:
1、直管段長(zhǎng)度
均速管前直管道長(zhǎng)度必須達(dá)到20~30D,以保證流速分布為充分發(fā)展紊流,只有這樣,僅測(cè)幾點(diǎn)的流速才可能推算流經(jīng)整個(gè)截面的流量。否則,管道中的流動(dòng)比較復(fù)雜(,流速分布不僅不對(duì)稱于軸線,還會(huì)有橫向流動(dòng)(二次流)及漩渦,僅測(cè)直徑上幾點(diǎn)流速是很難保證測(cè)量的準(zhǔn)確度的。
2、管道內(nèi)徑
均速管只能測(cè)流速,要測(cè)流量必須乘管道截面(圓管要測(cè)內(nèi)徑,矩形管需測(cè)寬與高)。而它又是一種插入式儀表,實(shí)際應(yīng)用中,往往很難或并不認(rèn)真測(cè)內(nèi)徑。
ISO7145就認(rèn)為,在無(wú)法測(cè)內(nèi)徑時(shí),允許用軟尺測(cè)管道外徑的周長(zhǎng)、估計(jì)壁厚來(lái)確定內(nèi)徑,這樣做當(dāng)然更無(wú)法確認(rèn)管道內(nèi)壁的腐蝕、積垢等情況的影響。如此確定的管內(nèi)徑,怎么能保證準(zhǔn)確,而從下面分析可看出管內(nèi)徑的準(zhǔn)確與否,將成為影響均速管流量測(cè)量準(zhǔn)確度舉足輕重的因素。