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弯管流量计说明书/江苏中伟
发布时间:2016/10/11   点击次数:340次
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一、仪表简介:
弯管流量计的一次传感元件—弯管传感器适用于恶劣的工业环境,对于高温、高压、潮湿、粉尘、震动等各种恶劣现场条件有很好的适用性,在专用智能仪表或转换模块的配合下,可满足电力,热力,冶金,化工,城市供水供热,楼宇空调等不同行业的各种测量,输出等需求。其应用及发展前景广阔。

二、工作原理:
弯管流量计是当流体在某一温度某一压力的条件下流过一个管道,当其流经转弯时,该流体将做相应的圆周旋转运动。根据流体强制旋流理论,流体在管道内作圆周运动与固体在空间状态下作圆周运动类似,因此流体必然会产生惯性离心力,该离心力的大小与流体的流速、流体的密度以及作圆周运动的曲率半径(也就是弯管传感器的曲率半径)等因素有关。
由于弯管传感器曲率半径是已知的,流过弯管传感器的流体密度又可通过对流体的温度、压力等参数的测定利用主机的计算机准确地求得,因此在弯管传感器上产生的离心力的大小就只是流体流速的函数。只要测出离心力的大小,就可测出流体在管道内的流速,将流速乘以管道的截面积和流体的密度,流体的流量即可计算确定。其计算关系如下:
式①给出了流过弯管流体的平均流速和差压值的函数表达式:
V=a[(P1-P2)/ρ]β--------①
其中:V---流体的平均流速;
a---综合流量系数,a=f(弯管弯径比、雷诺数、介质动力粘度、管道粗糙度等),其中尤以弯径比的影响zui为重要: 
P1-P2-----弯管内、外侧压力差;
ρ----流体的密度;
β----指数;
计算出平均流速V,就可得出计算流量的函数表达式:
Q=S*V*ρ-----------②
式中: 
S --弯管横截面积;
V--流体的平均流速; 适用范围
1、公称直径:25mm≤DN≤2000mm
2、公称压力:PN≤10MPa
3、介质温度:t≤450℃(t>450℃订货时通知)
4、雷诺数范围:ReD>104
5、精度等级:1级,1.5级
6、R/D≥1.25
三、结构形式:
弯管的一次传感元件—弯管传感器依安装管线上的不同分为如下三种:
1、90°弯管传感器—用于工艺管线90 °转弯连接处,替代原弯头;
2、180°弯管传感器—用于直管线上,替代部分直管段;
3、135°弯管传感器—用于工艺管线135 °转弯连接处,替代原弯头。
不同弯管传感器上焊接的两小段直管称之为取压体,弯管弧长较大的一方位正压测90°和135°弯管传感器依据安装工艺管线转弯所形成的平面细分为如下三种:
1、正压测在上垂直安装弯管传感器—转弯形成的平面为铅垂面且转弯的弯头弧长大的一方在上面;
2、负压测在上垂直安装弯管传感器—转弯形成的平面为铅垂面且转弯的弯头弧长大的一方在下面;
3、水平安装弯管传感器—转弯形成的平面为水平面180°弯管传感器只有水平安装形式,其它安装形式无意义。  
四、测量介质:
1、液体:热水、冷水、化工液、轻体质油。
2、气体:高炉煤气、焦炉煤气、各种单组分多组分气体。
3、过热蒸汽、饱和蒸汽。
4、压缩空气。
5、天然气,火炬气,液化气。
五、独特优势:
1、无附加阻力损失、节省流体输送的动力消耗、降低运行费用;
2、安装方便、无泄漏、免维护、耐磨损、可直接焊接安装在管道上;
3、耐高温、耐腐蚀、抗震动、抗冲击、抗磁性能好;
4、适应性强、量程范围宽、直管段要求低;
5、测量精度高,重现性好;测量精度可达±1%以上,重现性则高达0.2%;
6、使用寿命长。
六、结构特点与适应性:
系统构成:
弯管属于差压式流量计的一种,其中弯管传感器、二次仪表或转换器、差压变送器是系统必不可少的部分。压力变送器、冷凝器、温度组件(可以用pt100铂电阻或其和温度变送器的组合)可根据测量介质工况条件和实际生产要求而相应取舍。弯管是一个有着确定的几何尺寸的90℃弯头。
结构特点:
1、弯管具有+1.5%以上,二次表具有重现性精度+0.2%,是保证管流量计获得高精度测量结果的基础。系统测量精度可达+1.0%。
2、是一种节能型的流量测量装置。弯管传感器耐磨损,呆保证长周期稳定工作。
3、可采用直接焊接式安装,或采用法兰式连接安装方式,解决了“跑冒滴漏”等问题,大大减轻了现场维修工作量,节省维修费用。
适应性好:
1、可测量蒸汽、气体、液体等各种流体,它能耐高温、高压、腐蚀,即使在流体中夹带少量颗粒物和絮状物同样可以工作。
2、几乎可以在任何复杂、恶劣的环境条件下工作,如高温、粉尘、震动、潮湿等不利因素,都能正常工作,量程比10:1以上。
3、对于直管段的要求相对较低,一般达到前五D后二D即可正常工作。
4、无论哪一种弯管,弧长大的一方为正压侧,接差压变送器的正压(差压变送器说明书中详细介质和标注)。事实上,弯管采用安装在测量管道的九十度转弯处,其空间安装状态原则上可以是任意的,也就是说弯管在安装时没有严格的方位或方向要求。
七、性能指标:
适用范围(特殊管材可有更广大的适用范围)
1、介质:所有单相流体或者可认为是单相流体的气体、液体、蒸汽等介质都可以应用弯管流量计来进行流量测量。
2、管径:φ25~φ2000mm(或矩形大管道)。
3、流速:0.3~8m/s(液体介质)7~80m/s(气体和蒸汽)。
4、温度:0~600℃。
5、压力:0~10Mpa。
6、测量精度:弯管传感器的重复转换精度+≤0.2%,二次仪表的精度+0.2%,弯管配套使用的差压、温度、压力变送器的精度等级应达到+≤0.5%以上的精度要求。系统测量准确度0.5~1.5级。
八、其基本组成及各部件功能:
1、弯管传感器:整流并输出差压信号,其几何结构尺寸的准确性是测量精度的保障。
2、一次阀:液体及气体测量一般选用直通针型阀或角阀,蒸气采用高温针型阀或焊接阀。
3、排污阀:液体及气体测量时一般选用二通针型阀,蒸气采用高温针型阀或焊接阀。
4、导压管:差压变送器与弯管传管器连接用;采用14X2或16X3的无缝钢管,其长度视差压变送器与弯管的现场安装距离面定,一般由用户自备。
5、盘式冷凝器:蒸气测量必备附件;与弯管传感器连接,平衡正负压侧液位。
6、三阀组:与差压变送器连接,度要为调零点时使用。
7、差压变送器:测量弯管传感器内外侧压力差,转换为4~20mA标准电流信号。
8、压力变送器:过热蒸气及其他气体测量中,压力波动较大时为必备件;饱和蒸气可以选择压力变送器,作用于测量介质压力,对流量实时补偿。
9、温度组件:当测量介质温度波动较大时为备件,当用于供热量计量时,需选用2台温度组件,作用介质温度,对流量实时补偿并参加供热水热量计算。
10、二次仪表(或流量转换器):通过信号线与现场变送器连接,信号线:采用直径1.0m㎡的双苡屏蔽电缆,其长度视变送器与二次仪表距离而定,一般由用户自备。计算(显示)流量、热量、温度、压力等参数,串行接口有RS232或RS485,可配接计算机系统,模拟量输出有4-20mA或1-5V,供用户选择。
九、安装要求:
采用焊接法安装在测量管道的九十度转弯处,其空间安装状态原则上可以是任意的,也就是说弯管传感器在安装时没有严格的方位或方向要求,总体来说有以下四种安装状态可供选择:
1、水平转水平;
2、正压测在上垂直安装;
3、正压测在下垂直安装;
4、任意空间状态。
以上四种状态在弯管安装时原则上都可以使用,但对于有些被测介质,选择适当的安装状态,既可以大大简化安装、调试工作,又对提高系统测量精度大有好处。因此如何正确选择弯管传感器的安装状态是十分重要的。

十、使用注意事项:
1、在含水量较高的气体测量中,避免水进入导压系统,造成系统无法测量。
在压缩空气、燃料气、裂解气等很多气体流体中均含有大量的水份,基本是处于饱和状态,有的在管道的下方形成水层,采用常规安装方式,水会流入弯管传感器内侧取压口,进入导压系统,外侧也会有少量的凝结水进入,正负压导管中进水量不等,给差压的测量带来不可确定的附加误差,应使弯管传感器的两侧取压体均向上倾斜,并向上引导压管,连接差压变送器,即避免了管道中的水进入导压系统,又可以使导压系统中凝结的水顺利流回管道中,不会影响计量。
如果考虑差压变送器维护的方便等原因,要求差压变送器必须装在管道下方,可采用取压体及导压管先向上,再向下,避免大量的水流入导压系统,并在导压系统的zui低点加装集液罐,使得导压系统凝结的水流入集液罐中,定期排水,可以保证正常计量。
2、蒸汽流量测量中,导压系统用于导压的介质为水,常温水的密度为998kg/m3(20℃时),1mm水柱产生的压力约为9.8 Pa,如采用传统的冷凝罐作为液位平衡器,管道中温度压力的突变会打破冷凝罐中的平衡状态,造成液位波动,对于孔板流量计(产生的压力差约为10~100kPa)影响很小,但对于弯管在小流量测量中则可能产生较大的影响。
选用盘式冷凝器作为液位平衡器,安装时只要保证盘面水平,汽、液分界面在同一水平面前后移动,液位高度始终处于同一水平面,起到了良好的液位平衡作用,仪表投用后,遇到蒸汽停止输送时,对差压变送器进行零点迁移,可解决液位不平衡造成的零点误差。
3、任何流量计均存在着小流量问题。弯管虽然相对其它流量计性能良好,但依然存在着一个下限指标(流速≥5m/s),所以在选择弯管传感器口径时,一定保证zui低流速大于5m/s,即使实际流量偏高,弯管流量计在高达120m/s流速情况下,依然保证测量精度(调整差压变送器量程即可实现)。

十一、弯管传感器的分类:

弯管传感器分为L型和S型。L型传感器安装在现场管道的90°自然转弯处,S型传感器可以安装在任意空间的直管道上。与管道的连接方式为焊接或法兰连接。

1、L型传感器:
   适用管径:DN15~3800mm
   弯径比:R/d 1.0~5.0
弯径比1.5弯径比大于1.5L型传感器几何形状示意图
2、S型传感器:
适用管径:DN15~3800mm
S型传感器几何形状示意图

十二、流量计的安装:

液体测量系列:

1、差压变送器应安装在弯管传感器的下方,使引压管中的气体
排放回到管道中。如果现场条件是差压变送器必须安装在弯管传感器上方,要求与一次阀连接的引压管应先向下,然后缓变转弯向上,与差压变送器连接。
2、被测液体温度高于100℃以上时,根阀选用高温型并加装冷凝盘。
气体测量系统:

L型传感器在水平转水平管道上的安装L型传感器在水平转垂直或垂直转水平管道上的安装
S型传感器在水平直管道上的安装S型传感器在垂直直管道上的安装

1、为了安装和维护的方便,差压变送器安装在弯管传感器的下方。
2、为使气体中的水分尽量少的进入导压管,取压体向上倾斜15°角左右。
3、被测气体温度高于100℃以上时,根阀选用高温型并加装冷凝盘。
蒸汽测量系统:

L型传感器在水平转水平管道上的安装L型传感器在水平转垂直或垂直转水平管道上的安装
S型传感器在水平直管道上的安装S型传感器在垂直直管道上的安装

1、盘式冷凝器的盘面要水平,与取压体在同一水平面上。
2、差压变送器应安装在弯管传感器的下方,使引压管中的气体排放回到管道中。如果现场条件是差压变送器必须安装在弯管传感器上方,则要求与根阀连接的引压管应先向下,然后缓变转弯向上,与差压变送器连接。
温度变送器安装:

1、温度变送器为两线制4~20mA输出。
2、安装位置应距弯管传感器下游2D~5D。
3、温度变送器与管道垂直或与管道内流体流动方向逆向倾斜安装。
4、管道温度较高时,尽量避开热气流,必要时在管道加装保温层,使变送器的工作环境温度低于60℃。

 

压力变送器安装:

1、压力变送器为两线制4~20mA输出。

2、安装位置应距弯管传感器小于2D。
3、测量介质为液体、气体时取压位置应在管道的上半面,测量蒸汽时取压位置在管道的侧面。
4、被测介质温度超过80℃,在截止阀和变送器之间加冷凝弯冷却至80℃以下。

 

十三、参数对照表:

DN15~2000(对于现场改造的弯管传感器,没有管径限制)
液体0.1~12   蒸汽或气体5~160
±1%

转换器:温度-10~45℃ 湿度小于85% (特殊情况请说明)
传感器:温度-50~600℃ 压力0~16MPa(特殊情况请说明)

 

4-20mA  RS-484  RS-132
AC220,50Hz或DC12~24V

  液体:水、油、甲醇、甲苯、液氨等
  气体:高炉煤气、焦炉煤气、混合煤气、氢气、氧气、空气、氮气等
  蒸汽:饱和蒸汽、过热蒸汽

选型编码:在流量计选型之前,要确定以下内容,并填写下面的表格。
①被测介质名称、介质的成分或密度。
②zui大流量、zui小流量、常用流量、温度、压力。
③工艺管道内径、壁厚、材质、传感器安装部位。
注:根据客户的具体要求,我公司可以承接现场弯管传感器改造工程,对于大管径,可大幅度降低用户采购成本。

测量介质 
流量刻度流量 单位Kg/h □ 
T/h  □ 
Nm³/h□ 

 
条件温度 ℃  压力 MPa  湿度 %
zui大流量
 
 温度 ℃  压力 MPa  湿度 %
 
常用流量
 
 温度 ℃  压力 MPa  湿度 %
 
zui小流量
 
 温度 ℃  压力 MPa  湿度 %
 
介质密度或组分 Kg/ m³条件温度
 
压力MPa
 
工况压力 MPa9安装状态水平  □ 垂直   □    
工况温度 10安装方式焊接  □ 法兰连接 □    
管道内径 mm11传感器类别L型  □ s型   □    
管道外径 mm12管道材质 
  弯径比(弯管改造时需填):

 
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