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渦街流量計“大管徑小流量”的縮徑解決方案
在許多企業的工藝管道中,大量地存在著流體的實際流量或流速偏低的現象,這種現象的存在,大致有以下幾方面的原因:一是降低流速,可以減小流體流動中的壓力損失,減小驅動動力,節約能源;二是考慮未來發展,規模擴大,在設計時就留有充分的余量,把工藝管道設計得大一些;三是有些管道工作壓力較高,雖然流量不小,但流速偏低。
由于這些“大管徑小流量”或“大管徑低流速”的存在,給速度式流量計選用帶來難題。某企業,一條DN300的輸水管線,原來安裝過孔板流量計和工業水表,由于流量太小兩種儀表幾乎都沒有指示。經現場核實用水設備,幾臺用水設備的大用水量之和,不足80m3/h,而小流量只有18m3/h。大流量時,DN300流量計的下限流速還不足0.1m/s。為此,建議對現場工藝管道進行縮管,把DN300管道縮徑成DN100,選用DN100的渦街流量計。安裝后,既滿足了用水的上限,又滿足了用水的下限。又如某生產高壓瓷瓶的加熱爐,升溫階段需用天然氣量為1200Nm3/h(101.325kPa,20℃)保溫階段需用天然氣150Nm3/h,計量總管的管徑為DN80,工作壓力為0.3MPa,溫度為25℃。原選用孔板流量計,因流量范圍不能滿足要求,改選用渦街流量計。選表時,用氣態方程把標態流量換算成工況流量,換算后的工況流量范圍為38.5-308m3/h,在這量范圍內如按原工藝管道選刀N80的渦街流量計,上限沒問題,但下限就不能滿足要求。而如選用DN50的渦街流量計,則上、下限流量都可滿足要求。實踐中,經縮管改用DN50,效果很好。
盡管渦街流量計有量程范圍寬的特點,但它的下限流速不能太低。一般情況下,測量液體時下限流速為0.3一0.5m/s;而測量氣體時下限流速為3一5m/s。很多現場,工藝管道內低流速遠比上述數值低。為滿足測量要求,就需要對現場的工藝管道進行縮管。
現場的同類問題大量存在,縮管可以有效地解決實際的流量測量問題。但是縮管也給客戶增加了麻煩,有的客戶沒有現成的管道,為購買一段合適的管道需花費不少的精力,并增加安裝工作量和成本。若制造廠根據客戶提供的流量參數,直接向客戶提供縮徑式渦街流量計。對客戶來說,既能測量更小的流量,又簡化了安裝,節約了安裝費用。同時,對制造廠來說,向客戶提供了合適的儀表,減少了現場服務,用戶滿意,提高了企業信譽。所以,這是一種佳方案,雙贏的選擇。
采用縮徑方式,向客戶提供成套渦街流量計的作法,在起源于20世紀90年代初。根據客戶提供的現場參數,按的收縮比,做成帶收縮段和擴張段的渦街流量計組件,連同收縮段和擴張段一起進行出廠標定,并向用戶提供渦街流量計組件的儀表系數。現在把組件直接做成一體式的儀表是一種進步。
一臺DN40的渦街流量計,在DN40實驗管道標定時,在滿足度1%時,量程比為8:1。而采用儀表前加DN50-DN40收縮段后,裝在DN50試驗管道上測試,由于收縮段的整流作用,.在滿足1%度時,量程比達到15:1.
采用DN80-DN50收縮段和DN80-DN40收縮段,分別在DN80試驗管道上進行實驗。在渦街流量計上游阻流件形式為同平面內兩個900彎頭,直管段長度為3D;下游直管段為2D條件下,儀表系數K的偏移僅0.7%。而同樣直徑的渦街流量計如果不裝收縮段,在同平面兩個彎頭條件下,上游直管段長度為8D時,儀表系數偏移為2.0%。
縮徑型渦街流量計的測量管由收縮段、測量段和擴張段三腸分組成,采用直線收縮段,效果雖然不如維氏曲線收縮段效果好,但加工簡單,成本低。所以,目前采用直縮段比較多。