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差压式与标准孔板流量计的分析和安装注意事项

1 孔板差压流量计工作原理
     标准节流孔板是测量流量的差压发生的节流装置,配合各种差压计或变送器可测量各种流体的流量。节流孔板流量计节流装置包括环室节流孔板,喷嘴等,结构见图1。节流孔板流量计节流元件与变送器配合使用可测量液体、蒸汽、气体的流量,孔板流量计在电力石油冶金化工、轻工等部门使用。工艺管道内装有一个孔板节流装置,管道内径要远大于孔板的孔径,被测介质经过孔板节流装置时通道突然缩小,即流束变小,流速变快,介质在孔板后的静压降低,在孔板上、下游两侧产生静压力差(差压)。
图1 标准节流孔板结构
2 标准孔板流量计的简单分析和安装注意事项
     孔板流量计它较为直观易维护等特点,在企业生产的一般过程控制中测流量的仪表会选择孔板流量计。差压式流量计是根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。差压与流量的平方成正比。流体在管道中通过孔板流量计产生压差,孔板流量计测流量根据质量流量,体积流量,流量系数,流束膨胀系数,孔板开孔截面积,孔板前后压差,介质密度等之间的关系计算出来的。
2.1 和其他的流量计比孔板流量计的长处
(1)孔板式流量计价格低廉,结构简单牢固,其性能稳定可靠,使用寿命长;
(2)其他类的流量计没有孔板式流量计应用广泛;
(3)节流元件与变送器、显示仪表能够由不同厂家生产。
2.2 缺点
(1)范围度窄,一般仅3:1~4:1
(2)现场安装条件要求高
(3)测量精度普遍偏低
(4)压损大(指孔板、喷嘴等)
3 差压式孔板流量计的正常使用条件
(1)工艺介质要持续的通过孔板流量计而且要充满导压管管,否则流量将无法测量。例如棒磨机给水流量无指示,仪表工到现场检查变送器打开排污有少量水流出,认为是导压管堵塞了,用氮气吹,发现是通的,仔细检查后发现节流元件安装在靠近出水口附近(常压),而且管道又再高处(距地面11m)水没有充满工艺管道。建议把孔板流量计移位,后来把孔板移到距地面7米左右的横管段,这时水能满管流量指示正常。
(2)被测介质在物理上和热力学上必须是均匀的单相流体。
(3)被测介质流经节流装置时不得发生相变;即使导压管内发生相变也不行。
(4)节流装置所测得被测介质必须是稳定流,或被测介质是稳定的缓慢变化的,不适用于脉动流和临界的流量测量。
(5)流束应与管道平行,不得有旋转流。
4 节流装置的安装
(1)节流元件与管道的中心线应尽可能垂直。
(2)节流元件孔板的中心线应该和工艺管道的中心线重合。
(3)节流装置上下游侧直管段长度的确定原则是:当施工图设计有明确规定时,应当按照设计规定执行;当施工图设计无具体规定,可按照节流件前后的直管段必需是直的,不得有肉眼可见的弯曲而且应该是润滑的,如不润滑,流量系数应乘以粗糙度修正系数。孔板前要求有10倍直径长度的直管段,孔板后要求有5倍直径的长度的直管段实施。
(4)安装在垂直管道上的标准节流装置的取压口位置要取在方便检修的方向上并且不得妨碍其他设备的检修和工艺的操作;在水平管道节流装置装的取压口的位置气体垂直向上两边45°以内。
液体水平向下45°,蒸汽水平向上45°。特殊情况下可以不按这样取压。例如灰水流量取压口可以不去水平向下45°,可以垂直向上取,这样一些固体杂质不容易沉淀到导压管里照成堵塞,安装图见图2。
图2 安装图
(5)被测介质有腐蚀性的话就得用耐腐蚀性的材料制造导压管,并且导压管压力等级要达到要求,普通介质导压管的倾斜度要大于等于1:12,测粘度高流体的流量时要加大导压管的倾斜度要;导压管的内径不要小于6mm,最好它的长度在16m之内。导压管的长度要尽可能的短,当现场条件不允许近距离安装实际安装当长度大于30m时,要分段敷设,并在各最高点安装排气阀,集气器;各最低点安装排污阀,沉降器;正、负压导压管高度应该同样高,而且尽可能靠近敷设,易结晶或水等介质还需要配伴热保温。
(6)为防止运行时管内金属屑、氧化物、焊渣等损坏节流件,节流装置安装前管道一定要用高压蒸汽严格冲洗。
(7)不能用硬物擦试节流装置表面以免损伤节流元件。(8)为了不影响精度,吊装节流装置时,钢丝、铁丝、吊钩等物件不能穿入节流元件喉部孔径,以防止节流元件坡口损伤。
5 孔板流量计的维护
(1)新安装的仪表或停用一段时间后重新投用的标准孔板,使用前应当检查引压管路有无堵塞,接头是否泄漏,对液体介质应在导压管路内充满液体,注意排放导压管内混进的气体,对气体介质应注意排放导压管管内液体。
(2)使用仪表前应校零位,关严正负导压管上的截止阀门,打开平衡阀,检查、校正差压变送器的零位,需要注意"零点"是在正负压力腔完全等压(即差压等于0)时,校验差压变送器,最好打开小堵头使正负压力腔接大气。
(3)在流体流动状态下,正负导管上的取压阀门只要不关严,不能检查零点。
(4)测量脏污流体的流量时,需要配置符合脏污流体化学特性的沉降器或隔离器。注意导压管的进口、出口及排污口的位置合理选择,尽量不让导压管堵塞并能够顺利排污。
(5)测量有腐蚀性的流体流量时,必须要选用耐腐蚀的隔离器,根据腐蚀性的流体比重选用合适的隔离液,并注意接头的密封紧固合理选择隔离液与被测流体的入口。
(6)标准孔板的设计参数与实际参数是否一致,将会直接关系到仪表测量的精度。标准孔板流量计使用后,测得的数据如果处于设计的范围内,测量精度一般会符合设计计算精度;但是如果测得的数据不在设计参数范围(如果标准孔板及差压变送器选型、制造、安装都符合要求)则有可能是提供的设计参数有错误,应更改设计参数,重新计算标准孔板所有数据。
(7)标准孔板节流装置使用一段期限后,由于在被测介质中有杂质长时间摩擦节流元件,使孔板磨损,造成附加误差,这时候应该考虑调换节流元件;节流装置使用时间越长,越有可能有污物堆积在孔板上游侧下角,这样会使流出系数变化,所以要定期检查,彻底排除污物。如有必要可以停车后并吹扫置换管道内介质后拆下检查处理。若孔板开孔直角入口边缘的锐利度和光洁度、孔板端面平行度、垂直度等参数超差时,应对孔板进行修正或予以更换。