前言:任何流量计的流量测量精度受到损害的最常见方式可能是安装不正确,基于压力的流量计也不例外。
目录
1.流量计的安装
2.孔板安装
3.气体和液体介质的安装位置
4.垂直管道的安装位置
流量计的安装
以下列表显示了安装基于压力的流量计元件时必须考虑的一些细节:
· 必要的上游和下游直管长度
· 贝塔比(孔口孔径与管径之比:β = d/D)
· 变送器相对于管道的位置
弯头、三通、阀门、风扇和泵是管道系统中造成大规模湍流的最常见原因。尤其是,不同平面上的连续管道弯头是最严重的错误。
当流体的自然流动路径受到这种管道布置的干扰时,该流体的速度曲线会变形;例如,从管道的一个壁边界到另一个壁边界的速度梯度将不是有序的。
流体中的大漩涡(称为漩涡)的出现。这可能会给基于压力的流动元件带来问题,这些流动元件依靠线性加速度(一维速度的变化)来测量流体流速。
如果流动曲线失真足够大,则在元件处检测到的加速度可能太大或太小,因此不能正确表示完整的流体流动。
因此,在可能的情况下,基于压力的流量计应始终位于主要干扰(如控制阀和管道弯头)的上游。
如果扰动足够严重,或离流量元件足够近,即使是位于流元件下游的扰动也可能影响测量精度。
不幸的是,除了最简单的流体系统外,上游和下游流动干扰都是不可避免的。
这意味着我们必须想方设法稳定流速曲线,使其靠近流动元件,以实现流速的精确测量。
稳定流动剖面的一种非常简单有效的方法是在流动元件的前面(和后面)提供足够长度的直管。
如果有足够的时间,即使是最混乱的流流也会自行“稳定”到对称的轮廓。
下图显示了管道弯头对流的影响,以及速度曲线在穿过足够长度的直管后如何恢复到正常(对称)形式
上游和下游直管最小长度的建议因湍流扰动的性质、管道几何形状和流动元件而有很大差异。
一般来说,β 比(喉径 d 与管径 D 的比值)较小的元件对干扰的耐受性更强,异形流动装置(例如文丘里管、流动管、V 形锥)具有最大的耐受性。
最终,您应该查阅流量元件制造商的文档,以获得适合任何特定应用的更详细的建议。
在无法实现足够直管长度的应用中,存在着另一种办法来“驯服”管道扰动产生的湍流。
那就是被称为流量调节器的装置(又叫调节性孔板或者平衡孔板),它可以安装在流量元件的上游,以帮助流动剖面实现对称性。
流量调节器采用安装在管道内的一系列管子或叶片的形式,平行于流动方向。
这些管子或叶片迫使流体分子沿更直的路径行进,从而在进入流动元件之前稳定了流量:
注意:具有低β比值的流动元件可以容忍流动模式中的更大扰动,因为它们在更大程度上加速了流量。
低 β 元素赋予流流的加速度往往会掩盖流剖面中的任何不对称性。
然而,使用低β元件也有缺点,其中之一是永久性压力损失增加,这可能转化为由于能量损失而增加的运营成本。
孔板安装
下一张照片显示了一个非常糟糕的孔板安装,其中完全忽略了直管要求:
孔板不仅离弯头太近,而且弯头恰好位于孔板的上游侧,那里的干扰影响最大。
只需沿管道长度简单地重新定位孔板,就可以轻松地改进孔板的安装。
由于许多管道设计人员对流量计设计和工作原理的无知,像这样的不良安装非常普遍。
在设计管道布局时必须平衡的所有标准中,最佳流量计位置通常按重要性排序
在精度很重要的应用中,流量计的位置需要是一个非常高的优先级,即使这意味着更昂贵、更笨重和/或不美观的管道设计。
基于差压的流量计的另一个常见问题来源是差压变送器的安装位置不当。
在这里,被测量的过程流体流量类型决定了差压变送器相对于管道的位置。
对于气体和蒸汽流,重要的是不要杂散的液滴聚集在通向变送器的脉冲管路中,以免垂直液柱开始聚集在这些管路中并产生导致误差的压力。
对于液体,重要的是不要在引流管路中聚集气泡,否则这些气泡可能会从管路中置换液体,从而导致垂直液柱不相等,这将(再次)产生导致误差的压差。
为了让重力来防止这些问题,我们必须将变送器放置在管道上方(用于气体流动应用)和管道下方(用于液体流动应用)。
气体和液体介质的安装位置
下图显示了水平管道的两个安装:
垂直管道的安装位置
下图显示了垂直管道上的两个安装:
一般来说,冷凝蒸汽应用(如蒸汽流量测量)的处理方式与液体测量应用类似。
在这里,只要脉冲管路比流经管道的蒸汽冷(通常情况如此),冷凝液体就会聚集在变送器的引压管路中。
将变送器放置在管道下方可使蒸汽冷凝并用液体(冷凝水)填充引压管路,充当天然密封,保护变送器免受热工艺蒸汽的影响。
在此类应用中,技术人员在将流量计投入使用之前,必须用冷凝液体预填充两条引压管路。
为此,提供了带有可拆卸塞子或注水阀的“三通”接头。未能预填充引压管路可能会在初始操作期间导致测量误差,因为冷凝蒸汽将不可避免地以略有不同的速率填充引压管路,并导致这些管路内的垂直液柱高度不同。
如果必须在加工现场的管道(或法兰)中钻出丝锥孔,则必须非常小心地正确钻孔和去毛刺。不能有粗糙的边缘或毛刺,那样会产生湍流。