差壓式轉爐煤氣流量計

一、概述                                                                                                                      通過差壓來測量流量的裝置，是在皮托管流速測量原理的基礎上發展起來的。可測量液體、氣體以及蒸汽等流體的流量。由于沒有活動部件，幾乎無壓力損失，安裝維修方便，運行成本極低，備受用戶青睞。
    傳感器是由檢測桿、取壓口和導桿組成，它橫穿管道內部與管軸垂直，在測桿的迎流面上設有多個測壓孔測量總壓平均值，在其背、側流面有測量靜壓測壓孔，分別由總壓導壓管和靜壓導壓管引出，根據總壓與靜壓的差壓值，計算流經管道的流量。也可以用流量管壁靜壓代替傳感器背流面的靜壓。
    流量計是由傳感器、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。
流量計配上差壓變送器、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。也可采用任何廠家生產的差壓變送器、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。
二、工作原理
流量計是基于皮托管測速原理發展起來的，它是通過管道的平均流速及管道的有效截面積的乘積來確定流量。
    一般管道中的流速分布是不均勻的。如果是充分發展的流體，其速度分布為指數規律。為了準確計量，將整個圓截面分面多個單元面積相等的多個半圓及多個半環。傳感器的檢測桿是由一根中空的金屬管組成，迎流面鉆多對總壓孔，它們分別處于各單元面積的中央，分別反應了各單元面積內的流速大小。由于各總壓孔是相通的，傳至檢測桿中的各點總壓值平均后，由總壓引出管引至高壓接頭，送到傳感器的正壓室。當傳感器正確安裝在有足夠長的直管段的工藝管道上時，流量截面上應沒有旋渦，整個截面的靜壓可認為是常數，在傳感器的背面或側面設有檢測孔，代表了整個截面的靜壓。經靜壓引出管由低壓接頭引至傳感器的負壓室。正、負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系。在此關系的基處上，可由伯努利方程和連續性方程推導得到均速管流量計的流量計算公式：
     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： 質量流量
          α：傳感器結構系數   
         △P：差壓值ε：流體膨脹系數
          ρ：流體工況下的密度         ε：流體膨脹系數
    對于不可壓縮性流體ε=1，對于可壓縮性體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α和可膨漲性系數ε，由標準裝置上標定得知，并在出廠時在合格證書上注明。
三、傳感器的基本結構，如下圖1所示

    檢測桿截面的形狀有圓形截面，菱形截面，卵形截面等多種型式，其流量系數穩定、能耗少。
四、型譜規格及使用要求
3.1、型譜規格

3.2、型譜規格說明
    3.2.1、Ⅰ型，適用于（20～50）㎜的管道，外形如圖2所示。其檢測桿直徑一般為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。用于高壓測量時都采用法蘭連接，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，檢測桿的截面尺寸應盡量小。一般直徑不大于8㎜。靜壓取壓管改在檢測桿外面的后側位上。如下圖三所示

    3.2.3、Ⅲ型，適用于90～1800㎜的管道（圖四）。
當測量管的直徑較大時，檢測桿的橫截面可以做的粗些，也不會對流場有擾動。此時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。當管徑很大時，且流速很高時，應在管道直徑的另一端安裝一個支撐，加強鋼性。
此類結構適用范圍寬、拆卸很方便。當流速大、被測介質壓力高時，應當通過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以上的測量，由于流速增大，作用于檢測桿上的流體
沖擊力增大。為了加強剛性除了采用法蘭連接外，還將加粗檢測桿的直徑。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，當適用于較臟的介質。當被測介質較臟時，為了防止取壓孔堵塞，配有反向吹除部件，必要時可以不中斷工藝流程用壓縮空氣進行吹除。吹除介質應與管道中的介質相同，而壓力應大于管道中的靜壓。
    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（括號內的數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

3.3使用要求
    3.3.1、被測流體應充滿管道且流動穩定。
    3.3.2、被測的流體應當是單相的，其相態不變，對于
成分復雜的流體須與單一成分的流體類似時方能使用。
    3.3.3、被測流體在實際工況下的ReD應大于3×104
    3.3.4、應保證傳感器前后直管段長度的要求。
    3.3.5、管道內徑大于100㎜為好。
    3.3.6、在傳感器前2D的管道內表面上，應清潔光滑。
五、安裝與維護
4.1、安裝要求
    4.1.1、對于I型的傳感器，已將檢測桿與一段管道焊成一體，安裝時必須使傳感器在流體流動方向內。要求工藝管道的內徑與傳感器的內徑*，或至少在上游直管段所要求的長度范圍內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桿插入工藝管道中，安裝時除了總壓孔應正對流速方向外，必須保證傳感器檢測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小于7°
傳感器檢測桿沿管道直徑方向插入到底部，其角度偏差小于7°
對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，高低壓引壓管應處于同一平面上，由圖六（a）所示；當測量液體時，應向下側傾斜安裝如圖六（b）所示；當測量氣體的蒸氣時應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，采用近似積分理論，用較多的點來描述。
分布方程，并且是在充分發展的速度分布條件下建立的。所以，為了能得到一個理想的分布，必須在傳感器前后有一定長度的直管段（見下表）

注：（1）表中“D”為管道內徑。
      （2）在管道段不足的情況下，上游應占管道全長的70％，下游占30％，此時仍可給出穩定的示值，但準確度下降。

圖五、均速管安裝位置偏差圖

圖六
    4.1.3夾緊傳感器的裝置應保證不泄露，不松動，不位移。
4.2維護
    4.2.1傳感器應在工藝管道大修時進行定期清洗，清洗的辦法很多，例如用氣源吹除檢測管內積存污穢；用煤油和軟絲刷洗凈，使各取壓孔保持通暢。
    4．2.2可能產生故障的原因及清除辦法見下表：

六、均速管智能表配套方案選擇
    5.1.1 JD-HLV系列均速管流量感器。根據測量介質和用戶使用的管道內徑、工作溫度、工作壓力及流量變化設計生產的均速管流量感器
    5.1.2 JD-3351/1151DP系列差壓變送器或其它型號的差壓變送器
    5.1.3 JD-180系列壓力變送器或其它型號的壓力變送器
    5.1.4 SWB系列溫度變送器或其它型號的溫度變送器
    5.1.5 JD-XMJA系列流量積算儀或其它型號的流量積算儀，以此組成的智能型均速管流量計，可帶溫壓補償，并能顯示瞬時流量、累計流量、管道內介質溫度、管道內介質壓力及差壓等值，備有通訊接口和4～20MA輸出。
七、裝置成套性
    6.1 JD-HLV系列均速管流量傳感器               1臺
    6.2 JD-HLV系列均速管流量傳感器使用說明書     1份
    6.3合格證                                  1份
    6.4配套的變送器儀表及說明書和合格證（可由用戶自行定購）

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