均速管流量計(jì)

一、概述
均速管流量計(jì)是通過(guò)差壓來(lái)測(cè)量流量的裝置，是在皮托管流速測(cè)量原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。可測(cè)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(yùn)行成本極低，備受用戶青睞。
傳感器是由檢測(cè)桿、取壓口和導(dǎo)桿組成，它橫穿管道內(nèi)部與管軸垂直，在測(cè)桿的迎流面上設(shè)有多個(gè)測(cè)壓孔測(cè)量總壓平均值，在其背、側(cè)流面有測(cè)量靜壓測(cè)壓孔，分別由總壓導(dǎo)壓管和靜壓導(dǎo)壓管引出，根據(jù)總壓與靜壓的差壓值，計(jì)算流經(jīng)管道的流量。也可以用流量管壁靜壓代替?zhèn)鞲衅鞅沉髅娴撵o壓。
均速管流量變送器是由傳感器、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(jì)。
均速管流量傳感器配上我公司生產(chǎn)的差壓變送器壓力變送器、溫度變送器以及流量積算儀即可組成各種類型的均速管流量計(jì)。也可采用任何廠家生產(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型的均速管流量計(jì)。
二、工作原理
　　均速管流量計(jì)是基于皮托管測(cè)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(shù)規(guī)律。為了準(zhǔn)確計(jì)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(cè)桿是由一根中空的金屬管組成，迎流面鉆多對(duì)總壓孔，它們分別處于各單元面積的，分別反應(yīng)了各單元面積內(nèi)的流速大小。由于各總壓孔是相通的，傳至檢測(cè)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(dāng)傳感器正確安裝在有足夠長(zhǎng)的直管段的工藝管道上時(shí)，流量截面上應(yīng)沒(méi)有旋渦，整個(gè)截面的靜壓可認(rèn)為是常數(shù)，在傳感器的背面或側(cè)面設(shè)有檢測(cè)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(fù)壓室。正、負(fù)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(xù)性方程推導(dǎo)得到均速管流量計(jì)的流量計(jì)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(jié)構(gòu)系數(shù)
△P：差壓值ε：流體膨脹系數(shù)
ρ：流體工況下的密度 ε：流體膨脹系數(shù)
對(duì)于不可壓縮性流體ε=1，對(duì)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(shù)α和可膨漲性系數(shù)ε，由標(biāo)準(zhǔn)裝置上標(biāo)定得知，并在出廠時(shí)在合格證書(shū)上注明。

三、傳感器的基本結(jié)構(gòu)
如下圖1所示

3.2、型譜規(guī)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(cè)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(cè)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(cè)桿的截面尺寸應(yīng)盡量小。一般直徑不大于8㎜。靜壓取壓管改在檢測(cè)桿外面的后側(cè)位上。如下圖三所示


3.2.3、Ⅲ型，適用于90～1800㎜的管道(圖四)。
當(dāng)測(cè)量管的直徑較大時(shí)，檢測(cè)桿的橫截面可以做的粗些，也不會(huì)對(duì)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(hù)。當(dāng)管徑很大時(shí)，且流速很高時(shí)，應(yīng)在管道直徑的另一端安裝一個(gè)支撐，加強(qiáng)鋼性。
此類結(jié)構(gòu)適用范圍寬、拆卸很方便。當(dāng)流速大、被測(cè)介質(zhì)壓力高時(shí)，應(yīng)當(dāng)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。
這類傳感器適用于管道直徑DN大于等于1000㎜，壓力20MPa以上的測(cè)量，由于流速增大，作用于檢測(cè)桿上的流體
沖擊力增大。為了加強(qiáng)剛性除了采用法蘭連接外，還將加粗檢測(cè)桿的直徑。這類傳感器有單邊固定和雙邊固定兩種類型。
3.2.5、Ⅴ型，特殊型，當(dāng)適用于較臟的介質(zhì)。當(dāng)被測(cè)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(yīng)與管道中的介質(zhì)相同，而壓力應(yīng)大于管道中的靜壓。
3.2.6、傳感器的公稱通徑有以下系列：
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(hào)內(nèi)的數(shù)字一般不推薦用戶選用）
3.2.7、傳感器的公稱壓力有以下系列：1.6，2.5，4.0，6.3，10，25MPa。
3.2.8、傳感器精度等級(jí)（見(jiàn)下表）

準(zhǔn)確度等級(jí)	1.0	1.5	2.5
基本誤差限Ea	±1.0	±1.5	±2.5
重復(fù)性 ％	0.1	0.2	0.5

3.3使用要求
3.3.1、被測(cè)流體應(yīng)充滿管道且流動(dòng)穩(wěn)定。
3.3.2、被測(cè)的流體應(yīng)當(dāng)是單相的，其相態(tài)不變，對(duì)于
成分復(fù)雜的流體須與單一成分的流體類似時(shí)方能使用。
3.3.3、被測(cè)流體在實(shí)際工況下的ReD應(yīng)大于3×104
3.3.4、應(yīng)保證傳感器前后直管段長(zhǎng)度的要求。
3.3.5、管道內(nèi)徑大于100㎜為好。
3.3.6、在傳感器前2D的管道內(nèi)表面上，應(yīng)清潔光滑。
四、安裝與維護(hù)
4.1、安裝要求
4.1.1、對(duì)于I型的傳感器，已將檢測(cè)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(nèi)。要求工藝管道的內(nèi)徑與傳感器的內(nèi)徑一致，或至少在上游直管段所要求的長(zhǎng)度范圍內(nèi)傳感器的軸線與管道軸線夾角盡可能為零。
其他類型的傳感器是將其檢測(cè)桿插入工藝管道中，安裝時(shí)除了總壓孔應(yīng)正對(duì)流速方向外，必須保證傳感器檢測(cè)桿與工藝管道的軸線垂直，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夾角應(yīng)小于7°
傳感器檢測(cè)桿沿管道直徑方向插入到底部，其角度偏差小于7°
對(duì)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(yīng)處于同一平面上，由圖六（a）所示；當(dāng)測(cè)量液體時(shí)，應(yīng)向下側(cè)傾斜安裝如圖六（b）所示；當(dāng)測(cè)量氣體的蒸氣時(shí)應(yīng)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(chǔ)，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(zhǎng)度的直管段（見(jiàn)下表）

序號(hào)	均速管流量計(jì)傳感器安裝位置	上游側(cè)A			下游側(cè)B
		有整流器	無(wú)整流器
			同一平面	不同平面
1	有一個(gè)90°彎頭或三通	6D	7D	9D	3D
2	在同一平面內(nèi)有兩個(gè)90°彎頭	8D	9D	14D	3D
3	在不同平面內(nèi)有兩個(gè)90°彎頭	9D	19D	24D	4D
4	管道直徑改變（收或擴(kuò)）	8D	8D	8D	3D
5	部分開(kāi)啟的閘閥、球閥或其它節(jié)流閥	8D	8D	8D	3D

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