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江元JY系列威力巴流量计的应用

--江元JY系列威力巴流量计的应用

供稿:深圳江元科技股份有限公司 2009/7/17 14:32:00

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  • 关键词: 江元 JY系列威力巴流量计 电站系统
  • 摘要:目前我公司生产的JY系列威力巴在电站系统已得到较多的应用,如广东开平奔达集团热电站、顺德南方印染自备电站、东莞深联纸厂热电站等。主要应用在蒸汽和风烟系统上,从应用的情况来看,效果非常理想,用户很满意。精度高,特别是重复性好,平时就不用维护。

 

一、 概述
  利用差压原理进行流量测量是当今世界上最可靠的流量测量方式之一,代表产品——孔板有着悠久的历史,人们对它的安装、使用和检修都非常熟悉。
  流量测量系统由节流装置(差压发生器)、差压变送器以及流量积算仪等二次仪表组成。
  随着电子技术的突飞猛进,变送器、积算仪等二次仪表的精度、灵敏度发生了质的变化,达到了极高的水平。但是,几十年来一次源的检测水平始终没有重大突破,成了制约差压式流量测量系统发展的瓶颈,使得高水平的下游仪表无法发挥出应有的高效率。
  进入九十年代,一种全新均速流量探头——威力巴诞生了,使得一次源的测量精度、重复性和可靠性达到一个崭新的高度。
威力巴探头、差压变送器加上积算仪等二次仪表,构成了当今世界上最高水平的差压流量测量系统。
  JY系列威力巴是一种差压式、均速流量传感器,通过传感在流动的流体中所产生的差压进行流量测量,整套装置由威力巴探头、差压变送器和流量积算仪组成。

二:JY系列威力巴流量计测量原理
  当流体流过探头时,在其前部产生一个高压分布区,高压分布区的压力略高于管道的静压。根据伯努利方程原理,流体流过探头时速度加快,在探头后部产生一个低压分布区,低压分布区的压力略低于管道的静压。流体从探头流过后,在探头后部产生部分真空,并且在探头的两侧出现旋涡。均速流量探头的截面形状、表面粗糙状况和低压取压孔的位置是决定探头性能的关键因素。低压信号的稳定和准确对均速探头的精度和性能起着决定性作用。威力巴均速流量探头能精确地检测到由流体的平均速度所产生的平均差压,它在高、低压区有按一定准则排布的多对取压孔,使准确检测平均流速成为可能。
  威力巴和孔板等其它差压流量计一样都遵循伯努利方程
  其中:Q=管道内的体积流量
  K=流量系数
  C=流量常数
  DP=差压发生器产生的差压

 

三、JY系列威力巴流量测量系统性能指标
  测量精度:±1.0%           重复精度:±0.1                 
  最高压力:通常10MPa ,   特殊达40MPa
  适用温度:- 100℃ -- 500℃ 特殊达800℃   量程比:大于10:1
  测量下限: (mmH2O) 气体:2.54  液体:25.4  蒸汽:38.1
  测量上限:  不同型号的强度不同,其上限也不同,威力巴已经广泛应用在各种材质的方管、圆管上, 管径从38mm到14000mm不等。在满管条件下,测量各种单相的气体、液体和蒸汽介质的流量。

四、JY系列威力巴的特点:

 1、子弹头形状:子弹头形的截面,不但使压力牵引降到最小,而且使流体分离得以固定。
  2、测量信号稳定、量程比大:表面粗糙处理和防淤槽控制附面层,在各种流速下,探头表面的流体都处于紊流状态,可以获得稳定的信号,保证了较宽的量程。
  3、探头取压孔本质防堵:低压取压孔设在探头侧后两面,彻底消除了探头尾部的涡流脉动对差压值的影响,保证了低压信号的稳定,更防止了低压取压孔被堵,解决了圆形探头和菱形探头的堵塞问题,为高炉煤气和烟道等较脏流体的测量开辟了新的途径。
  4、独有高强度的子弹头型单片双腔结构:威力巴采用完整的金属结构,由316不锈钢制成的单片双腔结构探头,提高了强度,避免了多腔室结构的流量计导致的多腔室间的渗漏,更不会象孔板那样因边沿变形而导致精度下降,保证了长期的高精度。
  5、取压孔取压波动小、精度高:迎向流体的取压孔读高压平均信号,在探头的侧后两边、流体与探头的分离点之前的低压取压孔读取低压平均信号,探头通过流体流过的整个剖面,由多个取压孔取压,取压间的距离是经过面积积分所得,所测量的信号反映平均速度的真实信号,因此,即使直管段不够或流体波动大,也非常准确,而其他单点取压的流量计在实际应用时的精度只有10%左右。
  6、极低的压力损耗:子弹头形的截面产生的阻力最小,因此,永久性的压力损耗最低,只占差压的3%,与孔板相比,能耗降低了95%以上,一年所节约的能耗即可收回全部投资。
  7、极易安装和维护:安装非常容易,只需在管道上开个小孔,装个很小的法兰即可,安装费用很低,而且使用寿命超过管道的寿命,一般不需要维护。
  8、可测量多种介质,应用范围广泛:可测量各种单相的气体、液体和蒸汽介质的流量。

五、JY系列威力巴流量测量系统和孔板流量测量系统的比较
1、威力巴与孔板长期精度比较
  威力巴和孔板相比能保持长期的高精度。这是因为,威力巴的独特结构不受磨损、杂质和油脂的影响,没有可以活动的部件,一体化结构避免了高、低压腔室之间的信号渗漏;相反,孔板使用时间一长,精度就会急剧下降,需要进行定期检测和清洗,导致孔板精度下降的原因很多,其中影响最大是长期运行中孔板几何尺寸变化,锐角变钝(锐角要求r=0.0004d,而有关专家试验后公布,运行的头二或三年中每年磨损半径增加0.04mm,而五、六年之后才趋向稳定。由于锐角变钝,孔板流量系数会变小!);甚至有的孔板在开停车过程中,由于蒸汽管道中易存冷凝水,开停蒸汽管道过程中产生水锤,致使孔板变形,甚至变成喇叭口。所有这些都说明,孔板差压式蒸汽流量计很难保证其原设计测量精度。
2 、安装费用的比较
  威力巴和孔板相比节省了大量的安装费用。威力巴在安装过程中,只需要进行简单的焊接,焊接的工作量从几厘米到十几厘米不等,基本上与管道的直径大小无关,相比孔板需要一个2倍管道圆周的焊接所需的费用小很多。例如,在DN250的管道上安装威力巴,只需进行10cm的焊接;同样的管道,安装孔板则需要进行160cm的焊接,相比之下威力巴至少节约了60%的安装费用。根据经验,管道的管径越大,威力巴在安装上节约的费用越多。
3、 运行费用的比较
  威力巴和孔板相比节省了大量的运行费用。同孔板相比威力巴的长期运行费用非常低,投入运行不到一年所节省的电费就可以收回采购成本。
威力巴采用非收缩节流设计,比孔板的永久压损至少降低了95%以上,是一种高效、节能的均速流量探头。(具体见下面的压损比较的计算)
4、 压损的比较
  节流式流量计是一种典型的差压式流量计,是目前工业生产中用来测量气体、液体和蒸汽流量最常用的一种流量计。
  其测量的理论基础是:在充满流体的管道中,固定放置一个流通面积小于管道截面积的阻力件(节流件),则管道内流体在通过该节流件时就会造成局部收缩,在收缩处流速增加,静压力降低,因此,在节流件前后将产生一定的压力差。对于一定形状和尺寸的节流件、一定的测压位置和前后直管段、一定的流体参数情况下,节流件前后的差压△P与流量Q之间关系符合伯努利方程。这种流量计不可避免地会在管道中产生永久压损。以孔板为例,其流体压力损失的主要原因是孔板前后涡流的形成以及流体的沿程摩擦,它使得流体具有的总机械能的一部分不可逆转地变成了热能,消失在流体内。
  威力巴流量计采用了子弹头形的革命性设计,使得其不仅在流量测量上保持了高精度、高强度和大量程比,还使得管道压损大大降低。
  威力巴和孔板的压损比较:
  孔板压损的经验公式:
  当β=0.6时, PPLo=0.6×△P
  当β=0.7时, PPLo=0.5×△P
  其中: β-------孔板的孔径比
  △P------孔板产生的差压
  PPLo-----孔板产生的压损
  通过实验可以得出,威力巴的压损大约为:PPLv=0.03×△P
  由于威力巴的差压△P比孔板的差压△P小一个数量级,而压损的比例又小了一个数量级,所以威力巴的压损和孔板的压损相比是微乎其微的。
  下面我们将压力损失的表示式写出来:
  节流件压损带来的功率损失,其计算表达式为:
  Hp’=Q×PPL
  其中: Q------流体体积流量 PPL----节流件产生的压损
  假设为了弥补节流件带来的不可恢复的压损,我们在其后增加一台压力泵,该泵的效率假定为η。
  则: Hp= Q×PPL÷η
  其中:Q---------流体体积流量 AM3/S
  PPL------节流件产生的压损 KPa
  η------电动机效率 无量纲常数
  Hp--------功率损失 KW
  举例说明:以蒸汽测量为例
  假设一测点,测量介质为过热蒸汽,管径为Φ325×13mm ,压力为3900KPa G,温度为450℃ ,在此温<

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