差壓式氫氣流量計

差壓式氫氣流量計

一、概述
    德?tīng)査土髁坑嬍峭ㄟ^(guò)差壓來(lái)測量流量的裝置，是在皮托管流速測量原理的基礎上發(fā)展起來(lái)的?？蓽y量液體、氣體以及蒸汽等流體的流量。由于沒(méi)有活動(dòng)部件，幾乎無(wú)壓力損失，安裝維修方便，運行成本極低，備受用戶(hù)青睞。
    傳感器是由檢測桿、取壓口和導桿組成，它橫穿管道內部與管軸垂直，在測桿的迎流面上設有多個(gè)測壓孔測量總壓平均值，在其背、側流面有測量靜壓測壓孔，分別由總壓導壓管和靜壓導壓管引出，根據總壓與靜壓的差壓值，計算流經(jīng)管道的流量。也可以用流量管壁靜壓代替傳感器背流面的靜壓。
德?tīng)査土髁坑嬍怯蓚鞲衅?、引壓附件和差壓變送器、壓力變送器、流量積算儀等配套組成的流量計。
德?tīng)査土髁坑嬇渖?strong>差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器以及流量積算儀即可組成各種類(lèi)型的均速管流量計。也可采用任何廠(chǎng)家生產(chǎn)的差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器以及流量積算儀組成各種類(lèi)型的均速管流量計。
二、工作原理
    均速管流量傳感器是基于皮托管測速原理發(fā)展起來(lái)的，它是通過(guò)管道的平均流速及管道的有效截面積的乘積來(lái)確定流量。
    一般管道中的流速分布是不均勻的。如果是充分發(fā)展的流體，其速度分布為指數規律。為了準確計量，將整個(gè)圓截面分面多個(gè)單元面積相等的多個(gè)半圓及多個(gè)半環(huán)。傳感器的檢測桿是由一根中空的金屬管組成，迎流面鉆多對總壓孔，它們分別處于各單元面積的中央，分別反應了各單元面積內的流速大小。由于各總壓孔是相通的，傳至檢測桿中的各點(diǎn)總壓值平均后，由總壓引出管引至高壓接頭，送到傳感器的正壓室。當傳感器正確安裝在有足夠長(cháng)的直管段的工藝管道上時(shí)，流量截面上應沒(méi)有旋渦，整個(gè)截面的靜壓可認為是常數，在傳感器的背面或側面設有檢測孔，代表了整個(gè)截面的靜壓。經(jīng)靜壓引出管由低壓接頭引至傳感器的負壓室。正、負壓室壓差的平方與流量截面的平均流速成正比，叢而獲得差壓與流量成正比的關(guān)系。在此關(guān)系的基處上，可由伯努利方程和連續性方程推導得到均速管流量計的流量計算公式：
     Qv=α﹒ε﹒（π／4）﹒D2﹒（2?P／ρ1）0.5
     Qm=α﹒ε﹒（π／4）﹒D2﹒（2?P﹒ρ1）0.5
其中：Qv： 體積流量          Qm： 質(zhì)量流量
          α：傳感器結構系數   
         △P：差壓值ε：流體膨脹系數
          ρ：流體工況下的密度         ε：流體膨脹系數
    對于不可壓縮性流體ε=1，對于可壓縮性體ε﹤1，若式中D、△P、ρ1都使用SI單位，則QV的單位為M3∕S，Qm的單位為㎏∕S。
    傳感器的流量系數α和可膨漲性系數ε，由標準裝置上標定得知，并在出廠(chǎng)時(shí)在合格證書(shū)上注明。
三、傳感器的基本結構，如下圖1所示

    檢測桿截面的形狀有圓形截面，菱形截面，卵形截面等多種型式，其流量系數穩定、能耗少。
四、型譜規格及使用要求
3.1、型譜規格

3.2、型譜規格說(shuō)明
    3.2.1、Ⅰ型，適用于（20～50）㎜的管道，外形如圖2所示。其檢測桿直徑一般為4.5～6.5㎜，傳感器與管道的連接方式有兩種：一種是螺紋連接，另一種是法蘭連接。用于高壓測量時(shí)都采用法蘭連接，如下圖所示

    3.2.2、Ⅱ型，適用于40～100㎜的管道，外形如圖3所示。
由于管徑不太大，為了減少阻塞防止干擾，檢測桿的截面尺寸應盡量小。一般直徑不大于8㎜。靜壓取壓管改在檢測桿外面的后側位上。如下圖三所示

    3.2.3、Ⅲ型，適用于90～1800㎜的管道（圖四）。
當測量管的直徑較大時(shí)，檢測桿的橫截面可以做的粗些，也不會(huì )對流場(chǎng)有擾動(dòng)。此時(shí)一般將背面的靜壓取壓管放到迎流面的總壓取壓管中形成一體，使傳感器緊奏，有利于安裝維護。當管徑很大時(shí)，且流速很高時(shí)，應在管道直徑的另一端安裝一個(gè)支撐，加強鋼性。
此類(lèi)結構適用范圍寬、拆卸很方便。當流速大、被測介質(zhì)壓力高時(shí)，應當通過(guò)固定在管道上的法蘭與傳感器相連接。
    3.2.4、Ⅳ型，適用300～2750管型。
這類(lèi)傳感器適用于管道直徑DN大于等于1000㎜，壓力20MPa以上的測量，由于流速增大，作用于檢測桿上的流體
沖擊力增大。為了加強剛性除了采用法蘭連接外，還將加粗檢測桿的直徑。這類(lèi)傳感器有單邊固定和雙邊固定兩種類(lèi)型。
    3.2.5、Ⅴ型，特殊型，當適用于較臟的介質(zhì)。當被測介質(zhì)較臟時(shí)，為了防止取壓孔堵塞，配有反向吹除部件，必要時(shí)可以不中斷工藝流程用壓縮空氣進(jìn)行吹除。吹除介質(zhì)應與管道中的介質(zhì)相同，而壓力應大于管道中的靜壓。
    3.2.6、傳感器的公稱(chēng)通徑有以下系列：
25，（32），40，50，（65），80，100，（125），150，200，250，300，350，400，500，600，700，800，900，1000，1200，1400，1600，2000，2500，3000mm（括號內的數字一般不推薦用戶(hù)選用）
    3.2.7、傳感器的公稱(chēng)壓力有以下系列：1.6，2.5，4.0，6.3，10，25MPa。
    3.2.8、傳感器精度等級（見(jiàn)下表）

3.3使用要求
    3.3.1、被測流體應充滿(mǎn)管道且流動(dòng)穩定。
    3.3.2、被測的流體應當是單相的，其相態(tài)不變，對于
成分復雜的流體須與單一成分的流體類(lèi)似時(shí)方能使用。
    3.3.3、被測流體在實(shí)際工況下的ReD應大于3×104
    3.3.4、應保證傳感器前后直管段長(cháng)度的要求。
    3.3.5、管道內徑大于100㎜為好。
    3.3.6、在傳感器前2D的管道內表面上，應清潔光滑。
五、安裝與維護
4.1、安裝要求
    4.1.1、對于I型的傳感器，已將檢測桿與一段管道焊成一體，安裝時(shí)必須使傳感器在流體流動(dòng)方向內。要求工藝管道的內徑與傳感器的內徑*，或至少在上游直管段所要求的長(cháng)度范圍內傳感器的軸線(xiàn)與管道軸線(xiàn)夾角盡可能為零。
其他類(lèi)型的傳感器是將其檢測桿插入工藝管道中，安裝時(shí)除了總壓孔應正對流速方向外，必須保證傳感器檢測桿與工藝管道的軸線(xiàn)垂直，其允許的位置角壓偏差如圖五所示。
傳感器總壓孔中心與管道軸線(xiàn)夾角應小于7°
傳感器檢測桿沿管道直徑方向插入到底部，其角度偏差小于7°
對于垂直管道傳感器可安裝在管道水平面沿管道圓周360的任何位置上，高低壓引壓管應處于同一平面上，由圖六（a）所示；當測量液體時(shí)，應向下側傾斜安裝如圖六（b）所示；當測量氣體的蒸氣時(shí)應向上傾斜安裝如圖六（c）所示。
    4.1.2直管段
由于傳感器是以速度面積法為基礎，采用近似積分理論，用較多的點(diǎn)來(lái)描述。
分布方程，并且是在充分發(fā)展的速度分布條件下建立的。所以，為了能得到一個(gè)理想的分布，必須在傳感器前后有一定長(cháng)度的直管段（見(jiàn)下表

注：（1）表中“D”為管道內徑。
      （2）在管道段不足的情況下，上游應占管道全長(cháng)的70％，下游占30％，此時(shí)仍可給出穩定的示值，但準確度下降。

六、均速管智能表配套方案選擇
    5.1.1 JD-HLV系列均速管流量感器。根據測量介質(zhì)和用戶(hù)使用的管道內徑、工作溫度、工作壓力及流量變化設計生產(chǎn)的均速管流量感器
    5.1.2 JD-3351/1151DP系列差壓變送器或其它型號的差壓變送器
    5.1.3 JD-180系列壓力變送器或其它型號的壓力變送器
    5.1.4 SWB系列溫度變送器或其它型號的溫度變送器
    5.1.5 JD-XMJA系列流量積算儀或其它型號的流量積算儀，以此組成的智能型均速管流量計，可帶溫壓補償，并能顯示瞬時(shí)流量、累計流量、管道內介質(zhì)溫度、管道內介質(zhì)壓力及差壓等值，備有通訊接口和4～20MA輸出。
七、裝置成套性
    6.1 JD-HLV系列均速管流量傳感器               1臺
    6.2 JD-HLV系列均速管流量傳感器使用說(shuō)明書(shū)     1份
    6.3合格證                                  1份
    6.4配套的變送器儀表及說(shuō)明書(shū)和合格證（可由用戶(hù)自行定購）

差壓式氫氣流量計