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彎管流量計
一、概述
彎管流量計安裝在工業(yè)管道的自然拐彎處或水平直管上,無附加壓力損失、測量重復性好,適用于工作壓力低、介質(zhì)溫度高、介質(zhì)臟污、機械振動強、流量大等流體工況復雜的場合。
二、原理
流體在某一溫度某一壓力的條件下流過一個管道,當其流經(jīng)轉(zhuǎn)彎時,該流體將做相應的圓周旋轉(zhuǎn)運動。根據(jù)流體強制旋流理論,流體在管道內(nèi)作圓周運動與固體在空間狀態(tài)下作圓周運動類似,因此流體必然會產(chǎn)生慣性離心力,該離心力的大小與流體的流速、流體的密度以及作圓周運動的曲率半徑(也就是彎管傳感器的曲率半徑)等因素有關(guān)。
由于彎管傳感器曲率半徑是已知的,流過彎管傳感器的流體密度又可通過對流體的溫度、壓力等參數(shù)的測定利用主機的計算機準確地求得,因此在彎管傳感器上產(chǎn)生的離心力的大小就只是流體流速的函數(shù)。只要測出離心力的大小,就可測出流體在管道內(nèi)的流速,將流速乘以管道的截面積和流體的密度,流體的流量即可計算確定。其計算關(guān)系如下:
式①給出了流過彎管流體的平均流速和差壓值的函數(shù)表達式:
V=a[(P1-P2)/ρ]β--------①
其中:V---流體的平均流速;
a---綜合流量系數(shù),a=f(彎管彎徑比、雷諾數(shù)、介質(zhì)動力粘度、管道粗糙度等),其中尤以彎徑比的影響最為重要:
P1-P2-----彎管內(nèi)、外側(cè)壓力差;
ρ----流體的密度;
β----指數(shù);
計算出平均流速V,就可得出計算流量的函數(shù)表達式:
Q=S*V*ρ-----------②
式中:
S ----彎管橫截面積;
V---流體的平均流速;
三、適用范圍
1、 公稱直徑:25mm≤DN≤2000mm
2、 公稱壓力:PN≤10MPa
3、 介質(zhì)溫度:t≤450℃(t>450℃訂貨時通知)
4、 雷諾數(shù)范圍:ReD>104
5、 精度等級:1級,1.5級
6、 R/D≥1.25
四、結(jié)構(gòu)形式
彎管流量計的一次傳感元件——彎管傳感器依安裝管線上的不同分為如下三種:
l &90°彎管傳感器——用于工藝管線90°轉(zhuǎn)彎連接處,替代原彎頭
l &180°彎管傳感器——用于直管線上,替代部分直管段
l &135°彎管傳感器——用于工藝管線135°轉(zhuǎn)彎連接處,替代原彎頭
90℃彎管的外形結(jié)構(gòu)見下圖:

180℃彎管的外形結(jié)構(gòu)見下圖:

135℃彎管的外形結(jié)構(gòu)見下圖:

五、彎管流量計系統(tǒng)構(gòu)成
彎管流量計屬于差壓式流量計的一種,其系統(tǒng)構(gòu)成如下圖(以90°彎管傳感器為例):其中彎管傳感器、差壓變送器是系統(tǒng)必不可少的部分。壓力變送器、溫度組件(可以是Pt100鉑電阻或其和溫度變送器的組合)可根據(jù)測量介質(zhì)、工況條件和實際生產(chǎn)要求而相應取舍。

6、彎管傳感器的分類和結(jié)構(gòu)示意圖
彎管傳感器依靠流體的離心慣性力來測量流量的,90°和135°彎管傳感器是安裝在工藝管道的轉(zhuǎn)彎處,替換原有的彎頭,。90°和135°彎管傳感器依轉(zhuǎn)彎所形成平面的不同分成垂直用彎管傳感器(轉(zhuǎn)彎發(fā)生于一個鉛垂面上)和水平用彎管傳感器(轉(zhuǎn)彎發(fā)生于一個水平面上)。垂直用彎管傳感器又按安裝具體方位細分為正壓測在上的彎管傳感器和負壓測在上的彎管傳感器,需要說明的是測量蒸汽和水等液體時這兩種垂直用彎管傳感器外形時一致的,制作安裝沒有特殊意義。但對于測量空氣、煤氣等氣體介質(zhì)制造時是有區(qū)別的,必須明確說明。90°其外形結(jié)構(gòu)見圖如下,彎管45°方向上焊接的一小段直管稱之為取壓體。
彎管傳感器測量介質(zhì)不同(主要是考慮臟污程度、氣體濕度及是否容易結(jié)晶等),彎管傳感器的加工制造亦稍有不同。依測量介質(zhì)又將彎管傳感器分為特殊介質(zhì)用彎管傳感器和普通介質(zhì)用彎管傳感器。下圖給出了用于測量焦爐煤氣用90°彎管的外形圖。
無論哪一種彎管傳感器,彎管弧長大的一方為正壓側(cè),接差壓變送器的正壓室(差壓變送器說明書中有詳細介紹和標注)。
事實上,彎管傳感器采用焊接法安裝在測量管道的九十度轉(zhuǎn)彎處,其空間安裝狀態(tài)原則上可以是任意的,也就是說彎管傳感器在安裝時沒有嚴格的方位或方向要求。
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