產品分類
  • 上海自動化儀表一廠
    壓力變送器
    差壓變送器
    微差壓變送器
    精小型壓力變送器
    擴散硅壓力變送器
    單法蘭壓力變送器
    雙法蘭液位變送器
    節流裝置
  • 上海自動化儀表三廠
    熱電偶
    熱電阻
    端面熱電阻
    耐磨耐腐熱電偶
    電廠電站熱電偶
    耐磨耐腐熱電阻
    雙金屬溫度計
    一體化溫度變送器
    非接觸式溫度儀表
    儀表套管
    防爆熱電阻
    防爆熱電偶
    裝配式熱電偶
    法蘭式電熱偶
    鎧裝熱電阻
  • 上海自動化儀表四廠
    普通壓力表
    不銹鋼壓力表
    電接點壓力表
    特種壓力表
    雙針雙管壓力表
    精密壓力表
    隔膜壓力表
    膜片壓力表
    壓力表校驗器
    活塞壓力計
    數字壓力表
    電感壓力變送器
  • 上海自動化儀表五廠
    翻板液位計
    物位計
    浮筒液位送器
    液位控制器
    壓力表
    張力計
  • 上海自動化儀表六廠
  • 上海自動化儀表七廠
    閘閥
    截止閥
    止回閥
    球閥
    蝶閥
    安全閥
    調節閥
    電動閥門
    氣動閥門
    電磁閥
    旋塞閥
    減壓閥
    疏水閥
    水力控制閥
    針型閥
    襯氟閥門
    襯膠閥門
    銅閥門
    真空閥門
    排泥閥,排污閥
    排氣閥
    過濾器
    氨用低溫閥門
    氧氣閥門
  • 上海自動化儀表九廠
    電磁流量計
    渦街流量計
    渦輪流量計
    金屬管浮子流量計
    刮板流量計
    流量計附件
    腰輪流量計
  • 上海自動化儀表十一廠
    電動執行機構
    執行機構配件
    雙波紋管差壓計
  • 上海大華儀表廠
    XMT數顯調節儀
    中圓圖平衡記錄儀
    大圓圖自動平衡記錄儀
    XWF中長圖記錄儀
    EL小長圖記錄儀
    EH中長圖記錄儀
    記錄儀配件
    無紙記錄儀
    熱量顯示儀
  • 上海遠東儀表廠
    壓力控制器
    差壓控制器
    高壓控制器
    流量控制器
    微壓/微差壓控制器
    溫度控制器
    浮球液位控制器
  • 上海轉速表廠
    標準轉速發生裝置
    轉速傳感器
    轉速表
    轉速數字顯示儀
    轉速記錄儀
    接近開關
    轉換器
    轉速變送器
    手持式離心轉速表
    手持式離心轉速表
  • 上海自動化儀表有限公司
    調節控制器
    壓力變送器
    智能數顯儀
    蝶閥
    孔板流量計
  • 電感壓力變送器
  • 單/雙法蘭差壓(液位)變送器
新聞詳情

水平安裝式金屬管轉子流量計在氣體流量測量中的應用

來源:上海自動化儀表作者:上海自動化儀表網址:http://www.biblicalsignsintheheadlines.com

摘要:金屬管轉子流量計是一種可靠有效的流量測量儀表,對介質進料方向有一定要求。闡述了金屬管轉子流量計的基本工作原理及經典流量計算公式,介紹了一種新推出的水平安裝式金屬管轉子流量計在化工裝置中的實際應用。這款新型轉子流量計可以水平安裝,特別適用于測量氣體流量,需要通過經典流量計算公式進行刻度換算來標定量程。


1、引言

金屬管轉子流量計 (亦稱金屬管浮子流量計) 是工業自動化過程控制中一種常見的變面積式流量計,具備結構簡單、安裝方便、性能可靠、價格低廉、維護性好等諸多優點[1],在精細化工行業得到廣泛應用。


常規的金屬管轉子流量計要求流體進料方向為底進上出形式,需要安裝在底部進料的垂直管道上;由于工藝管道以水平走向居多,這種安裝方式在一定程度上限制了轉子流量計的應用。目前某國際知名流量計廠家推出一款可以水平安裝的金屬管轉子流量計,其可靠性及應用范圍得到國家相關規范的認可。本文對其進行了詳細介紹,以期待該流量計能夠得到更好的應用。


1 金屬管轉子流量計基本測量原理

上海自動化儀表金屬管轉子流量計的主體構件是一根金屬材質的錐形測量管,測量元件是一個內置磁鋼的轉子 (或稱浮子),故而得名[2]。金屬管的錐度通常在 4°左右,下端截面積略小于上端;轉子直徑略小于金屬管內徑,形成一個截面積較小的環隙。轉子材料密度需大于被測流體的密度,確??梢栽阱F形測量管內自由上下移動。被測流體自下而上通過測量錐管時,流體沖擊力和浮力同時作用令轉子逐步上升。隨著轉子上升,其環隙面積逐步擴大,導致流體沖擊力隨之減小直至沖擊力、浮力與轉子重量達到受力平衡,此時浮子便穩定懸浮在某一高度上。如果被測流體流速發生變化,轉子上升高度會隨之改變直至穩定在新的受力平衡點[3]故而浮子平衡點位置的高低可以實時反饋被測流體的流量大小,這就是變面積式測量的原理。通常用轉子受力平衡后的上端平面高出錐形測量管底部的高度來指示流量的大小,并通過轉子的內置磁鋼將轉子的位置信號轉變為磁場信號,再通過精密充磁的磁耦合系統及智能型指示器將磁場變化趨勢轉化成電信號,經過數字信號處理及數據運算補償,可以遠傳到 LCD 液晶顯示屏上,顯示出瞬時流量及累積流量數據。


根據《自動化儀表選型設計規范》HG/T 20507-2014附錄A流量儀表選型規定,黏性液體不宜采用金屬管轉子流量計測量流量[4],因此金屬管轉子流量計僅用于測量黏度較小的流體介質,工作過程中可以忽略黏性應力的影響。根據流體伯努利方程及阿基米德浮力公式進行推導,金屬管轉子流量計的經典流量計算公式[5]為:式中:QV 為工況體積流量,m3/s;α為流量系數 (無量綱量),數值取決于轉子形狀;Df為轉子非常大直徑,m;φ為錐形測量管錐角;h為轉子受力平衡后上端平面高出錐形測量管底部的高度,m;Vf為轉子體積,m3;Af為轉子垂直于流向的非常大橫截面積,m2;ρf為轉子材料密度,kg/m3;ρ為流體介質密度,kg/m3;g為當地重力加速度,m/s2。對于同一規格的金屬管轉子流量計,α、Df、φ、Vf、ρf及Af均為常數。因此根據經典的流量計算公式,流量大小僅取決于轉子高度及流體介質密度,可以利用該公式對標定好的金屬管轉子流量計進行刻度換算[6]。



2 水平安裝式金屬管轉子流量計

針對常規的金屬管轉子流量計必須安裝在垂直管道上這一缺點,德國科隆公司推出一款新型的金屬管轉子流量計(代號H250/H),確保上海自動化儀表金屬管轉子流量計能夠在水平管道上安裝和應用,使用性能和測量精度能夠滿足生產要求。這種新型的金屬管轉子流量計也得到國家相關規范的認可,根據《自動化儀表選型設計規范》HG/T 20507-2014第6.3.7條,轉子流量計亦可安裝在水平管道上[4]。該型號金屬管轉子流量計優化內部轉子結構模型,采用轉子+孔板模式并增設復位彈簧,利用這種復位力取代轉子重量與浮力之差[7],故其流量特性依然遵循金屬管轉子流量計的經典流量計算公式,只是需要測量介質在測量過程時刻保持滿管狀態,確保測量精度。由于氣體介質非常容易膨脹和擴散,輸送過程可以確保物料管道處于滿管狀態,因此該水平安裝式金屬管轉子流量計特別適用于測量氣體流量。


3 氣體流量測量的刻度換算法

由于生產廠家供貨的金屬管轉子流量計通常是標準規格的流量計,出廠前一般采用清水 (工況 20 ℃,針對液體介質)或者空氣(工況101.325 kPa/20 ℃,針對氣體介質)標定量程刻度。因此,被測流體與上述條件不符時,需要進行刻度換算才能獲得實際流量。根據金屬管轉子流量計的經典流量計算公式可得:式中:QV, A為標定流體體積流量,m3/s;ρA為標定流體介質密度,kg/m3;QV, B為被測流體工況體積流量,m3/s;ρB

為被測流體介質工況密度,kg/m3。由于金屬管轉子流量計測量前后性能不會改變,則α、 Df、φ、Vf、ρf及Af均為常數,式 (3) 除以式 (2),可得修正系數K為:下述設計案例為氣體流量測量的刻度換算法的具體應用。某工廠四氯化硅裝置設計水平安裝式金屬管轉子流量計用于測量氯

氣流量。根據業主提供的資料,氯氣管道工作壓力為300 kPa,溫度為25 ℃,氯氣標準密度為3.210 kg/m3。根據理想氣體狀態方程[9],可以推算出氯氣工況密度為:式中:ρ標、P 標、T 標分別為氯氣在標準狀態下的密度、壓力及絕對溫度;ρB、PB、TB分別為氯氣在工況狀態下的密度、壓力及絕對溫度。


此外,氯氣為強腐蝕性氣體,則金屬管轉子流量計的轉子元件材質需要選擇外襯聚四氟乙烯的不銹鋼材料。根據選型樣本轉子材質密度ρf為 7 900 kg/m3,標定空氣的密度ρA為1.205 kg/m3,故修正系數為:如果金屬管轉子流量計上讀數顯示15 m3/h,則氯氣實際工況流量為:0.371 8×10=5.577 m3/h (7)


4 結束語

金屬管轉子流量計是一種可靠有效的流量測量儀表,其理論研究已經非常完善。新出現的水平安裝式金屬管轉子流量計可以克服傳統上海自動化儀表金屬管轉子流量計只能安裝在從底部進料的垂直管道上這一缺點,已逐步得到推廣。隨著流體建模理論的深化和測量技術的進步,水平安裝式金屬管轉子流量計的性能必將得到不斷優化和改善。這種新型流量計適宜安裝在水平管道上測量氣體流量,大大拓寬了金屬管轉子流量計的應用場合,必將具有廣闊前景。