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气体流量计的选用安装与常用的物性参数
发布时间:2018/10/18 15:12:51

 气体流量计 气体涡轮流量计

气体流量计的合理选用与正确安装,对保证测量准确度、延长流量仪表的使用寿命都是很重要的。下面由江苏金湖旭东仪表厂技术人员就气体流量计的选用原则、安装条件与使用注意事项作简单介绍。

  一、气体流量计的选用原则

  气体流量计的选用,主要是变送器的正确选用,而转换器只需要与之配套就可以。

  1、口径与量程的选择

  变送器口径通常选用与管道系统相同的口径,如果管道系统有待设计,则可根据流量范围和流速来选择口径。对于气体流量计来说,流速以2~4m/s较为适宜.在特殊情况下,如液体中带有固体颗粒,考虑到磨损的情况,可选常用流速≤3m/s,对于易附管理的流体,可选用流速≥2m/s。

  变送器的量程可以根据两条原则来选择:一是仪表满量程大于预计的最大流量值;二是正常流量大于仪表满量程的50%,以保证一定的测量精度。

  2、温度和压力的选择

  气体流量计能测量的流体压力与温度是有一定限制的。选用时,使用压力必须低于该流量计规定的工作压力。目前,国内生产的气体流量计的工作压力规格为:

  小于50mm口径,工作压力为1.6MPa;

  900mm口径,工作压力为1MPa;

  大于1000mm口径,工作压力为0.6MPa。

  如对变送器耐压有特殊要求,则可与生产厂家具体磋商,比如我厂即江苏金湖旭东仪表厂已能生产制造耐压为42MPa的气体流量变送器。

  气体涡轮流量计的工作温度取决于所用的衬里材料,一般为5~70℃。如做特殊处理,可以超过上述范围,如江苏金湖旭东仪表厂生产的耐磨耐腐蚀气体流量计,变送器允许被测介质温度为-40~130℃。

  3、内衬材料与电极树料的选择

  变送器的内衬材料及电极材料必须根据介质的物理化学性质来正确选择,否则仪表会由于衬里和电极的腐蚀而很快损坏,而且腐蚀性很强的介质一旦泄漏容易引起事故.因此,必须根据生产过程中的具体测量介质,慎重地选择电极与衬里的材料。

  二、气体流量计的安装

  要保证气体流量计的测量精度,仪表的正确安装是很重要的。

  ①变送器应安装在室内干燥通风处.避免安装在环境温度过高的地方,不应受强烈振动,尽量避开具有强烈磁场的设备,如大电机,变压器等.避免安装在有腐蚀性气体的场合,安装地点便于检修,这是保证变送器正常运行的环境条件。

  ②为了保证变送器测量管内充满被测介质,变迭器最好垂直安装,流向自下而上.尤其是对于液固两相流,必须垂直安装。若现场只允许水平安装,则必须保证两电极在同一水平面。

  ③变送器两端应装阀门和旁路。

  ④气体流量变送器的电极所测出的几毫伏交流电势,是以变送器内液体电位为基础的。为了使液体电位稳定并位变送器与流体保持等电位,以保证稳定地进行测量隔膜压力表,变送器外壳与金属管两端应有良好的接地,转换器外壳也应接地.接地电阻不能大于10,不能与其它电器设备的接地线共用。如果不能保证变送器外壳与金属管道良好接触,应用金属导线将它们连接起来,再可靠接地。

  ⑤为了避免干扰信号,变送器和转换器之间的信号必须用屏蔽导线传输.不允许把信号电缆和电源线平行放在同一电缆钢管内,信号电缆长度一般不得超过30m。

  ⑥转换器安装地点应避免交、直流强磁场和振动,环境温度为-20~50℃,不含有腐蚀性气体,相对湿度不大于80%。

  ⑦为了避免流速分相对测量的影响,流量调节阀应设置在变送器下游。对于小口径的变送器来说,因为从电极中心到流量计进口端的距离已相当于好几倍直径D的长度,所以对上游直管可以不做规定,但对口径较大的流量计,一般上游应有5D以上的直管段,下游一般不做直管段要求。

  在流量测量和计算中,要使用到一些流体的物理性质(流体物性),它们对流量测量的准确度及流量计的选用都有很大影响。限于篇幅,我们对这些物性参数只作基本概念及一些简单计算式的介绍,详细数据资料需到有关手册去查询。

  1.流体的密度

  流体的密度由下式定义

  式中:ρ——流体密度,kg/m3;

  m——流体的质量,kg;

  V——流体的体积,m3。

  (1)液体的密度

  压力不变时,液体密度计算式为:

  ρ=ρ20[1-μ(t-20)]                     (4.10-6)

  式中:ρ——温度t时液体的密度,kg/m3;

  ρ20——20℃时液体的密度,kg/m3;

  μ——液体的体积膨胀系数,1/℃;

  t——液体的温度,℃。

  温度不变时,液体密度计算式为:

  ρ1=ρ0[1-β(ρ0-ρ1)]                      (4.10-7)

  式中:ρ1——压力p1时液体的密度,kg/m3;

  ρ0——压力p0时液体的密度,;kg/m3;

  β——液体的体积压缩系数1/Mpa;

  p0、p1——液体的压力,Mpa。

  通常压力的变化对液体密度的影响很小,在5Mpa以下可以忽略不计防爆控制器,但是对于碳氢化合物,即使在较低压力下,亦应进行压力修正。

  (2)气体的密度

  工作状态下干气体的密度计算式为:

  式中:ρ——工作状态下干气体的密度,kg/m3;

  ρn——标准状态下(293.15k,101.325kPa)干气体的密度,kg/m3;

  p——工作状态下气体的绝对压力,kPa;

  pn——标准状态下绝对压力,kPa;

  T——工作状态下气体的绝对温度,K;

  Tn——标准状态下绝对温度,293.15K;

  Zn——标准状态下气体的压缩系数;

  Z——工作状态下气体的压缩系数。

  2.流体的粘度

  流体本身阻滞其质点相对滑动的性质称为流体的粘性。流体粘性的大小用粘度来度量。同一流体的粘度随流体的温度和压力而变化。耐震压力表通常温度上升,液体的粘度下降,而气体粘度上升。液体粘度只在很高压力下才需进行压力修正,而气体的粘度与压力、温度的关系十分密切。表征流体粘度常用有如下二种:

  (1)动力粘度

  式中:η——流体动力粘度,Pa·s;

  τ——单位面积上的内摩擦力,Pa;

  ——速度梯度,1/s;

  u ——流体流速,m/s;

  h ——两流体层间距离,m。

  (3)运动粘度

  流体的动力粘度与其密度的比值称为运动粘度。

  式中:v ——运动粘度。

  3.热膨胀率

  热膨胀率是指流体温度变化1℃时其体积的相对变化率,即:

  式中:β——流体的热膨胀率,1/℃;

  V ——流体原有体积,m3;

  ?V——流体因温度变化膨胀的体积,m3;

  ?T——流体温度变化值,℃。

  4.压缩系数

  压缩系数是指当流体温度不变,所受压力变化时,其体积的变化率,即:

  式中:K——流体的压缩系数,1/Pa;

  V——压力为p时的流体体积m3;

  ?V——压力增加?p时流体体积的变化量,m3。

  5.雷诺数

  雷诺数是一个表征流体惯性力与粘性力之比的无量纲量,其定义为:

  式中:v——流体的平均速度,m/s;

  ι——流速的特征长度,如在圆管中取管内径值,m;

  υ——流体的运动粘度,m2/s。

  如雷诺数小,粘性力占主要地位,粘性对整个流场的影响都是重要的。如雷诺数很大,则惯性力是主要的,粘性对流动的影响只有在附面层内或速度梯度较大的区域才是重要的。



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