管道式流量计在大口径测量中的应用

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1、测管式流量计在大口径气（汽）体流量测量中的应用天津赛尔特仪表有限公司大口径气体（煤气、空气、烟道气以及蒸汽）流量测量一直是能源计量中的一个难点。在实际中多以孔板作为检测元件，主要存在：①阻力损失大；②测量范围小；③测量脏污介质（如煤气）孔板取压孔经常堵塞，孔板上游易造成粉尘埋积并在孔板上结垢；④孔板必须在断流的情况下安装拆卸，对于长年运行的工艺管线，维护或更换节流件困难，致使这类孔板数年甚至数十年装在管线上而不能正常运行；⑤管径大于1.0米孔板不在国家标准（GB/T2624-93）支持范围内，孔板的设计缺乏严格的科学依据；⑥对于高流速介质（如蒸汽）孔板易变形且入口边缘处磨损严重等问题。近年

2、来各种非标准差压式流量计如：均速管流量计、环形孔板流量计、V型锥流量计、内置式文丘里管流量计、弯管流量计等，依其各自的特点，在大口径流量测量方面做了有益的探索。但是非标准差压式流量计，由于不能像孔板等标准节流件一样，有成熟且通行的国际标准支持，所以其仪表系数必须通过实流标定获得，而目前我国还没有口径大于400mm，满足圆管流的气体标准装置，即使标定采用风洞，由于在风洞均匀流场下游，不能提供多种规格（φ400、φ500、φ600………φ3000）足够长（一般为几十倍）的直管段，即在被校表前管道内的流体不能形成充分发展管流，也难以实施准确的比对。因此在推广和使用中遇到了很大的困难。基于皮托管测

3、量原理的测管式流量计，依据ISO3966《封闭管道流体流量的测量―――采用皮托静压管的速度面积法》国际标准进行系统安装和补偿运算，针对被测介质脏污、含水等因素，在测头和结构上采用独特的设计（已申报专利，专利号：200420000638.7），以避免堵塞与结垢，并可在工艺管线不断流的情况下，在线进行安装、拆卸和吹扫。若干支测头与FC2000流量计算机配套构成了完整的大口径流量测量系统。一．原理及引用标准ISO3966《封闭管道流体流量的测量―――采用皮托静压管的速度面积法》国际标准，规定了在充满流体的封密管道内，处于稳定流动状态的体积流量的测量方法。可测量流速范围：下限流速（空气）为测头在风

4、洞中标定的最低流速（约3.0m/s），上限流速小于0.25倍的马赫数。测头所在位置的局部流速为：12pva1…………………………（1）其中，（1-ε）是可压缩性修正系数。在液体中ε＝0，所以不需要可压缩性的修正，但在低马赫数的可压缩流体中，系数（1-ε）可按下述关系确定：1221pr1p1122rp6rp式中：r――比热比P――局部静压ρ――流体的局部密度ΔP――由皮托管所指示的差压a――测头校准系数(测管式流量计的每一支测头，须经在国家技术监督机构授权的风洞上进行标定以获得测头校准系数。)可压缩流体的密度由下述方程确定：p

5、MZRT－1－1式中：R＝8.3143J•mol•K,摩尔质量以千克/摩尔表示并对空气的值为0.02895；Z是气体定律偏差系数；对压力小于10倍大气压和温度在273K和373K之间的空气来说，它与1相差无几（它应与可压缩性修正系数（1－ε）有区别）；T是由下述公式所得的局部静温度：T01p1TpT0是采用一个理想的全温探头在管道轴线上测得的总的温度。对于圆管，把管道横截面上各个半径上的平均流速视为等于在各个半径上各测量点处所测得的流速的算术平均值，而管道平均流速就等于各个半径上平均速度的算术平均值。因而平均流速可以用各个局部流速的算术平均值来表示：nvii

6、1v…………………………（2）n式中：v――管道平均流速；将（1）式代（2）式2upia1i1v……………………（3）n（3）式表述了管道平均流速与各测头差压值函数关系。测头的数目依据管道横截面情况而定，但最少不得小于3个。考虑到测头支杆阻塞等因素的影响。测头应安装在某个规定数目的与管道同心的圆上和至少为两个相互垂直的直径之间的每个交点上，其插入深度依据测点的数目、标准给出了明确的规定。（见表1）表1测量点数目3450.3123±0.00500.3343±0.00500.3567±0.00500.1374±0.00500.1938±0.00500.2150±0.005

7、0相对距离（测点到管0.0321±0.00160.1000±0.00500.1554±0.0050壁距离/管道直径）0.0238±0.00120.0764±0.00380.0189±0.0009测管式流量计配有可进行微调的升降机构，可在现场便捷精确地调整测头插入深度。国际标准确定的测量方法是在95%置信水平上有关流量不确定度≤2.0%。在满足标准规定的测量条件下，由其它因素影响所引起的误差为：1222222qv