大管道氣體流量檢測(cè)儀表
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方式，僅測(cè)取管道中一點(diǎn)或多點(diǎn)的流速來(lái)推算流量的插入式流量計(jì)，這類儀表的共同特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝維修方便、價(jià)格低廉、重復(fù)性好，是工控系統(tǒng)中檢測(cè)大管道氣體流量性價(jià)比較高的儀表，一般精確度不高，不宜用于需要準(zhǔn)確計(jì)量的貿(mào)易結(jié)算。因其原理均為取樣性質(zhì)，所以首先要了解管道內(nèi)的流速分布，這樣才能正確選定檢測(cè)點(diǎn)的位置及數(shù)量。
一 工業(yè)管流
1. 千變?nèi)f化的管內(nèi)流速分布
管道中安裝的形形色色的管配件(如閥門、彎頭、歧管、變徑管、過(guò)濾器等)，由于它們的形式及組合方式極多，所引起的管內(nèi)流速分布也千變?nèi)f化，難以估計(jì)。而絕大多數(shù)流量?jī)x表的精確度都與流速分布有關(guān)，它的校驗(yàn)所處的流場(chǎng)應(yīng)與實(shí)用條件的流場(chǎng)一致，校驗(yàn)的系數(shù)才有意義。這個(gè)流場(chǎng)被公認(rèn)為充分發(fā)展紊流，只要管道具有較長(zhǎng)的直管段就可以得到。
2. 充分發(fā)展紊流
因?qū)嶋H流體均有粘性，在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)帶動(dòng)或制約相鄰層面的流體，這種作用經(jīng)過(guò)約30D(D 為管內(nèi)徑)直管段長(zhǎng)度，其流速分布將不再變化，如雷諾數(shù)Re<2000 為層流；Re>4000為紊流。工業(yè)中多為紊流，即充分發(fā)展紊流。
近百年來(lái)不少科學(xué)家對(duì)充分發(fā)展紊流進(jìn)行了大量地測(cè)試與描述。其中以Nikaradse 的光滑管充分發(fā)展紊流公式最簡(jiǎn)單，它近似地表達(dá)為：
管道半徑；n—為指數(shù)，與Re 有關(guān)。
通過(guò)式(1)可推導(dǎo)出光滑管充分發(fā)展紊流的平均流速點(diǎn)。 
因此，它的位置并非固定不變，這不像有些廠商所宣傳，僅測(cè)管道一點(diǎn)的流速即可達(dá)到±1.0%的流量精確度，按ISO7145 評(píng)估，在滿足上述三個(gè)條件下其精確度也只能達(dá)到±3%如果直管段較短，流量精確度甚至不足±(5～10)%。
3. 流動(dòng)調(diào)整器
要準(zhǔn)確地測(cè)量流量，須具有較長(zhǎng)直管段長(zhǎng)度，而實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)往往無(wú)法滿足。為此，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織曾多次推薦采用10 余種類型的流動(dòng)調(diào)整器，但筆者認(rèn)為這并非上策，因?yàn)椋?1)增加成本，一臺(tái)流動(dòng)調(diào)整器的價(jià)格不亞于一臺(tái)流量計(jì)；(2)需經(jīng)常清洗，加大維修量；(3)效果好的流動(dòng)調(diào)整器永久壓損大，增加運(yùn)行成本；(4)易于堵塞，即使部分堵塞也改變了流速分布，無(wú)法提高精確度。
二 插入式氣體流量檢測(cè)儀表
在我國(guó)倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的前提下，本文所介紹的大管道氣體流量檢測(cè)儀表排除了壓損大運(yùn)行費(fèi)過(guò)高的節(jié)流裝置，和價(jià)格過(guò)高的氣體超聲波流量計(jì)，僅限于介紹性價(jià)比較高，以取樣原理的插入式流量?jī)x表，按其取點(diǎn)方式可分為3 大類。
1. 測(cè)點(diǎn)速
凡可測(cè)流速的儀表插入管道均可成為流量計(jì)。較為通用的有以下幾種：
(1)雙文丘里管
早 于 40 年前，美國(guó)Taylar 公司已有產(chǎn)品推向市場(chǎng)，稱皮托一文丘里管(Pitot Venturi Tube)(見(jiàn)圖1)。國(guó)內(nèi)不少火電廠曾仿制應(yīng)用于風(fēng)量測(cè)量稱“小喇叭管”。近10 多年，國(guó)內(nèi)廠商按此原理推出產(chǎn)品，稱為雙文丘里管，區(qū)別僅是前者高壓取自支持桿，而后者取自管壁，在同樣流量下，后者輸出差壓將略小于前者。其原理特點(diǎn)是利用外文丘里管喉部加速產(chǎn)生低壓P2，而將內(nèi)文丘里管的尾部置于外文丘里管的喉部低壓區(qū)，促使內(nèi)文丘里管的喉部產(chǎn)生更低的低壓P2’，因而在同樣的流量下可獲得更大的輸出差壓，較適用于大管道的低流速氣體流量測(cè)量，由于它僅測(cè)一點(diǎn)流速，管道中流速分布對(duì)其影響很大，因而精確度較低。目前市場(chǎng)上還有一種三文丘里管，它在雙文丘里管內(nèi)再安裝一個(gè)文丘管，企圖獲得更大的差壓，當(dāng)尺寸較小時(shí)，附面層的作用將呈現(xiàn)出來(lái)，制約了這種加速降壓效果，且?guī)?lái)了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系數(shù)不穩(wěn)定的負(fù)面影響，不宜倡導(dǎo)。
評(píng)論