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线性孔板流量计为什么前面要加装过滤器?
点击次数:1021 发布时间:2015-03-24

(1)线性孔板的结构
  线性孔板又称弹性加载可变面积可变压头孔板,其结构如图6.17所示。与普通孔板不同,在线性孔板(GILFLO差压装置)中,管道轴线的位置固定有一根轴,轴上套有一个纺锤形柱塞2和高张力情密弹簧8。当流量为零时,柱塞在弹簧的作用下,伸入孔板3的开孔内。流量出现后,在孔板两侧产生差压,此差压与柱塞的有效面积的乘积即为柱塞受到的自左向右的推力,导致柱塞自左向右移动。柱塞的移动使弹簧受到压缩,产生反作用力,此力与差压产生的推力大小相等,方向相反,从而取得平衡,柱塞停止移动,柱塞与孔板之间形成的环隙就为流通截面。柱塞在差压弹簧力的作用下来回移动,使流通截面积随流量大小而自动变化。纺锤形柱塞的曲面是经过设计计算的,以致环隙的变化使输出信号(差压)与流量成线性关系,并大大扩大范围度。由于小流量时上述环隙非常小,柱塞很容易被流体带入的颗粒卡住而无法工作,所以仪表上游需装目数合适的过滤器。
(2)小口径内锥流量计也需装过滤器
  与中心开孔的标准差压流量计不同,内锥流量计是环形开孔。这种开孔方法的影响是环形缝隙尺寸减小。例如β=0.5的DN50内锥,其环隙尺寸只有3.3mm,β=0.3的DN100内锥,其环隙尺寸也只有2.3mm,所以上游也需加装过滤器。固形物卡在环隙内,虽不像线性孔板那样使得仪表无法工作,但使环形流通截面积减小,流量示值偏高,带来误差。

(3)需加装过滤器的流量计远不止于此
    为了防止流体中的固形物对流量计的伤害,很多种类的流量计都需加装过滤器,例如小口径涡轮流量计、小口径热式流量计、内孔板流量计、所有的容积式流量计、所有的浮子式流量计等。
线性孔板的工作原理与特点
(1)工作原理
  传统的孔板流量计zui大的不足是在被测流量相对于满量程流量较小时,差压信号很小,这一缺点大大影响其范围度和测量度。人们针对其不足在传统的孔板式差压流量计基础上开发了可变面积可变压头孔板流量计。因为其输出的差压信号与被渊流量之间有线性关系,所以也称线性孔板差压流量计。
  在孔板流量计中,当流体流过开孔面积为A的孔板时,流量q与孔板前后产生的差压之间有如下关系,即

式中q-流量。
    Ky—常数。
    A—孔板开孔面积。
    △P—差压。
  在如图6.17所示的线性孔板中,于孔板处插入一个纺锤形活塞,由差压引起的活塞-弹簧组件的压缩量(活塞的移动距离)为x,则

△P=K2X
式中K2—弹簧系数。
    当活塞向前移动时,流通面积受活塞形状的影响而发生变化,其关系为:

式中K3—常数。
    由式(6.7)和式(6.8)得

将式(6.9)代入式(6.6)得

(2)特点
①范围度宽
  典型的线性孔板差压式流量计可测范围为1% FS~FS,保证精度的范围为3%FS-FS(若使用更高度的差压变送器,如0.04%度,范围度可进一步提高),因此,对于流量变化大的测量对象,一台流量计就可解决,能适应蒸汽、燃油测量的夏季、冬季负荷变化。
②线性差压输出
  差压信号与流量成线性关系,被测流量相对于满量程流量较小时,差压信号幅值也较大,有利于提高测量度。
③直管段要求低
  由于孔板的变面积设计,使其成为在高雷诺数条件下工作的测量机构,可在紧靠弯管、三通下游的部位进行测量(为了保证测量度,制造厂还要求上游直管段≥6倍管径,下
游直管段≥3倍管径)。
(3)保证测量度的措施
  典型的线性孔板流量计GILFLO承诺具有±1%度。为了达到这一指标,采取了几项重要措施。
      ①对线性孔板逐台用水标定
    从式(6.7)和式(6.8)可知,只要线性孔板中的弹簧线性度好,而且活塞被加工成理想形状,使得流通面积A与位移X的1/2次方成线性关系,就能使差压与流量之间的线性关系成立,但是,活塞的曲面加工得很理想是困难的,zui终不得不用逐台标定的方法来弥补这一不足。
    Spirax-sarco公司对线性孔板进行逐台标定是以水为介质,不同口径的线性孔板均选择14个标定点,其中流量较小时,标定点排得较密。图6.18所示为一台DN200线性孔板的标定曲线,图中的差压单位为英寸水柱(lin水柱=249.0889Pa )。表6.7所列是一台DN200的线性孔板的实际标定数据,其中从体积流量换算到质量流量是建立在水的密度ρ=998. 29kg/rn3基础上的。
    而利用标定数据对线性孔板的非线性误差进行校正,还须借助于流量二次表。具体做法是将标定数据写入二次表中的折线表,然后二次表根据输入的差压信号(电流值)用查表和线性内插的方法求得水流量值qmw。
    得到水流量值还不是zui终目的,因为被测流体不一定是水。当被测流体为其他介质时,用式(6.11)进行密度校正:

式中qm—被测流体质量流量,kg/h;
    qmw—标定流体(水)流量,kg/h;
    ρf—被测流体密度,kg/ M3 ;
    ρw—标定流体(水)密度,kg/m3
    ②雷诺数校正
    孔板流量计的流量系数同雷诺数之间有确定的函数关系,当质量流量变化时,雷诺数成正比变化,因而引起流量系数的变化。在GILFLO型流量计中,采用较简单的经验公式(6.12)进行雷诺数校正:


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