摘要:從(cóng)介紹産品(pǐn)工作原理入手(shǒu),闡(chǎn)述(shù)了彎(wān)管流量計(jì) 與 孔(kǒng)闆(pǎn)流(liú)量計(jì) 在原理上(shàng)的本(běn)質區别。在性能(néng)比較(jiào)的基(jī)礎上(shàng)突出(chū)說(shuō)明了彎管流量(liàng)計具有的無(wú)附(fù)加壓力(lì)損失的節(jiē)能性(xìng)能明(míng)顯優于孔(kǒng)闆流量計(jì)。文章(zhāng)指出(chū),在(zài)長期運(yùn)行的大流量系(xì)統中(zhōng)應充分考(kǎo)慮這種(zhǒng)區(qū)别所引起的能(néng)源合(hé)理利(lì)用問題。
一(yī)、引言
　　彎(wān)管流量計也(yě)是一(yī)種差(chà)壓式(shì)流量計,但(dàn)其差壓的(de)産生與孔(kǒng)闆流量計有根本性區别:孔闆(pǎn)流量計是(shì) 節流(liú)型差壓流(liú)量計 ,是利用對(duì)流體節流裝置(zhì)施行(háng)節流産生(shēng)差壓來測(cè)量流體的流量的:彎管流(liú)量計的流(liú)量傳感器(qì)是一(yī)個90°标(biāo)準彎(wān)管,它是利(lì)用流(liú)體的(de)慣性原理産生差壓來測量流(liú)體的流(liú)量的。
二(èr)、彎管流量計和(hé)孔闆流量(liàng)計原(yuán)理
1.彎管流計
(1)基(jī)本原理
　　當(dāng)流體(tǐ)流經彎(wān)管時,由(yóu)于彎管(guǎn)的約束作用(yòng),迫使流體(tǐ)在彎管内(nèi)作近似于(yú)圓周(zhōu)運動。根據(jù)流體強制旋流(liú)理(lǐ)論,流體(tǐ)在管道(dào)内(nèi)作圓周運(yùn)動必然會(huì)産生慣(guàn)性(xìng)離心(xīn)力,該(gāi)離心力的(de)大小(xiǎo)與(yǔ)流(liú)體的(de)流速、流體的質(zhì)量(密(mì)度)以(yǐ)及作(zuò)圓周運動的曲(qǔ)率半(bàn)徑(jìng)等(děng)因素有關。離心(xīn)力的(de)大小可(kě)以通過(guò)對彎管内、外側(cè)壓力差(chà)的測量(liàng)來确(què)定的:因此(cǐ),隻要(yào)測出彎管内(nèi)、外側的差壓(yā)值,就可以(yǐ)方便地計.算出管道内流體的(de)流速(sù),進而(ér)算出管道(dào)内流體的流量(liàng)值,這就是彎管(guǎn)流量計(jì)的基本(běn)測量原(yuán)理(lǐ)(見圖(tú)1).
(2)流量(liàng)方程(chéng)

式中(zhōng)，?一流體的平均(jun1)流速
a一流(liú)量(liàng)系(xì)數
r/d一彎管(guǎn)的彎(wān)徑比
p1-p2一(yī)彎(wān)管内(nèi)、外側壓力差
β一(yī)指(zhǐ)數
ρ一流體的密度
2.孔闆流量t計
(1)基(jī)本原理
　　充滿管(guǎn)道的流體(tǐ),當它(tā)流經(jīng)管道内的節流(liú)件時(shí)。如圖2所示，流體(tǐ)将在(zài)節流件處(chù)形成局部收縮.因此，流速增加,靜壓力降(jiàng)低,在節流(liú)件前後産(chǎn)生了壓(yā)差(chà)。流體流量(liàng)愈大,産生(shēng)的壓差愈(yù)大,因(yīn)而(ér)可依據(jù)壓差(chà)來衡量(liàng)流(liú)量大(dà)小。這種測(cè)量方(fāng)法是以流動連(lián)續性方程(質量(liàng)守(shǒu)恒(héng)定律)和伯(bó)努力方程(能量守恒定律(lǜ))爲基(jī)礎的:
(2)流(liú)量方程

式中.qm一質量流量(liàng),kg/s
c一流出系數(shù)
e一可膨脹性系(xì)數
β一直徑比.β=d/d
d.一工作條(tiáo)件(jiàn)下節流件(jiàn)的孔徑,m

d一(yī)工作條件下.上遊管道内徑,m
△p一差壓,pa
p1一流(liú)體密度,kg/m3
三、彎(wān)管流量(liàng)計的基本(běn)特點及(jí)其與孔闆流(liú)量計性能比較(jiào)
　　以供熱系統爲(wèi)對象,選定孔闆(pǎn)流量(liàng)計與彎管(guǎn)流量.計作(zuò)對比，是因爲孔闆流量計目前(qián)在供(gòng)熱系統中仍然是使用普遍的流量計(jì)。
(1)無任何(hé)附加節流(liú)件或(huò)插人(rén)件.可(kě)大大(dà)降低流體在管(guǎn)道内輸送(sòng)的動(dòng)力消耗(hào),節約能(néng)源。
　　由于彎管流(liú)量計獨(dú)特(tè)的測量原(yuán)理(lǐ),它沒有(yǒu)其它(tā)流量計必(bì)須具備的(de)節流(liú)件或插入(rù)件(jiàn),這一特點給(gěi)彎管(guǎn)流量(liàng)計(jì)的工業(yè)化應(yīng)用帶來了巨(jù)大(dà)的便利和好處(chù)。
　　對于節流型孔闆流(liú)量計(jì)來說，流(liú)體在孔(kǒng)闆上的壓力損(sǔn)失(shī)是不可避免(miǎn)的。在通常情況(kuàng)下,該節流(liú)壓力損失(稱(chēng)其爲不(bú)可恢複壓力損(sǔn)失)可達孔闆在(zài)該流量下産生(shēng)的差壓(yā)值的30%~90%(與孔闆的β值(zhí)有關(guān))。爲了提(tí)高孔闆(pǎn)流量計(jì)的測量(liàng)精度,設計(jì)人員(yuán)在選定孔闆流(liú)量計的(de)工作差(chà)壓值(zhí)時一般都(dōu)取高值,于(yú)是該(gāi)壓力(lì)損失就相(xiàng)當可觀(guān)。在(zài)供熱(rè)系統中,由于孔(kǒng)闆的阻力(lì)損失會使供熱(rè)循環(huán)水泵(bèng)耗電(diàn)量增(zēng)加或使同(tóng)樣的(de)水泵(bèng)壓頭(tóu)不能滿足遠端供熱(rè)用戶(hù)的(de)需(xū)求。對(duì)于一(yī)個(gè)完整的(de)供熱系統來說，它所(suǒ)安裝的流(liú)量檢測孔(kǒng)闆不(bú)會隻(zhī)是一塊,而(ér)多孔闆的(de)安裝使系統功率損失更大(dà)。對(duì)于蒸(zhēng)汽介質來說,孔(kǒng)闆節流壓(yā)力損(sǔn)失會使蒸汽品(pǐn)質下降,或(huò)需要(yào)提供更高的供汽質(zhì)量才能滿(mǎn)足用(yòng)戶對(duì)蒸汽(qì)品位的(de)要求。無論是哪--種情況(kuàng)都會造(zào)成(chéng)附加的經濟(jì)損(sǔn)失和(hé)提高系(xì)統(tǒng).的運行費用(yòng)。如果(guǒ)用(yòng)彎管流量(liàng)計代(dài)替孔(kǒng)闆(pǎn)流量計(jì)進行(háng)流量(liàng)檢測.則不存(cún)在管道(dào)附加(jiā)阻(zǔ)力(lì)損失(shī)的問題,孔(kǒng)闆流(liú)量計的節流損耗也(yě)可簡單地(dì)看作(zuò)是彎管流(liú)量計的節能效(xiào)果。這(zhè)種替代對(duì)于那些大系統、大管(guǎn)徑(jìng)、大(dà)流量(liàng)、低壓頭的測量(liàng)對象(xiàng)好處将(jiāng)更(gèng)加明顯。
(2)結構簡單,價(jià)格低(dī)廉
　　彎(wān)管傳(chuán)感(gǎn)器(qì)就是(shì)一個90标準(zhǔn)彎頭,随着彎管機械(xiè)加工工，業的發展和行(háng)業标準(zhǔn)化、規(guī)範化管理的(de)不斷完善.用(yòng)作彎(wān)管傳感器的标準(zhǔn)機(jī)制彎頭其質(zhì)量(liàng)越來越好.價格也越(yuè)來越低,它一方(fāng)面使彎(wān)管傳(chuán)感器的技術指标(biāo)能得到(dào)更好的(de)保證.同時.也大大降(jiàng)低(dī)了彎管(guǎn)傳感器(qì)的價(jià)格(gé)，目前.彎管傳感(gǎn)器甚至比(bǐ)市場(chǎng)上價(jià)格(gé)便宜的(de).法蘭式(shì)孔闆傳(chuán)感器(qì)還要便宜(yí).而且管徑愈大(dà).愈便宜。
(3)彎管傳感器耐(nài)磨損,對(duì)微(wēi)量磨損不敏(mǐn)感
　　傳感器(qì)對磨(mó)損不(bú)敏感(gǎn)是保(bǎo)證流量(liàng)計(jì)長期精度佳測量的(de)重要條件之一(yī).這方(fāng)面彎管流(liú)量計有着(zhe)不可(kě)比拟的優勢:而(ér)孔闆流量計的(de)人口銳角(jiǎo)對微(wēi)量磨損(sǔn)就十分(fèn)敏感。規程規定(dìng),計量(liàng)用孔(kǒng)闆流量計的孔闆每(měi)年(nián)必(bì)須進行一(yī)次或(huò)一次以上(shàng)的強制性(xìng)磨損(sǔn)檢查(chá),這是(shì)保證(zhèng)孔闆(pǎn)流量計正确計(jì)量的必要(yào)條件:即便如此.在兩個檢修周(zhōu)期内也很(hěn)難保(bǎo)證孔(kǒng)闆流量計(jì)測量精度的一(yī)緻性.這樣頻繁(fán)的拆(chāi)裝、檢(jiǎn)查、維修不(bú)是(shì)一般單(dān)位都(dōu)可以(yǐ)作到(dào).的(de),對(duì)于那(nà)些大(dà)管徑的孔(kǒng)闆.尤其是(shì)蒸汽(qì)孔闆(pǎn)其拆裝難(nán)度之大使維修(xiū)者無(wú)不望而卻(què)步.大(dà)量的維修費用(yòng)也給(gěi)使用(yòng)者帶(dài)來了(le)額(é)外的經(jīng)濟負擔(dān):因此.現(xiàn)實情況是多數(shù)孔闆流量(liàng)計使(shǐ)用單(dān)位(wèi)以損失(shī)測量(liàng)精(jīng)度(dù)爲代(dài)價來減(jiǎn)少(shǎo)孔闆(pǎn)流量(liàng)計的檢修(xiū)次數。這種方法(fǎ)當然是不可取的:彎管(guǎn)傳感器(qì)不僅(jǐn)耐磨性能好(hǎo),即使有輕微(wēi)磨損(sǔn),對彎(wān)管傳(chuán)感器的工作性(xìng)能和測(cè)量精度的影響也是極(jí)小的。因此(cǐ).彎管(guǎn)流量(liàng)計可(kě)以長(zhǎng)期保持精(jīng)度的(de)狀态。
(4)可(kě)測量容(róng)易髒(zāng)污(wū)、堵塞傳(chuán)感器(qì)的流(liú)體
　　供(gòng)熱系(xì)統(tǒng)的循環水其水質是比(bǐ)較差的,原因是在一(yī)個供(gòng)暖期(qī)内循環水是反(fǎn)複使用(yòng)而不更(gèng)換(隻(zhī)是(shì)少(shǎo)量補(bǔ)充).加上防(fáng)腐需(xū)求等其它原因在循環水中還(hái)要加入一些化(huà)學物(wù)質,使(shǐ)循環(huán)水對流量測量裝置(zhì)的污染影(yǐng)響更大(dà)。孔(kǒng)闆傳感器人口的直角部分即(jí)使是(shì)輕微的沾(zhān)污也(yě)會對測量精度(dù)造成極大的影(yǐng)響。而(ér)彎管傳感(gǎn)器對(duì)于供(gòng)熱循環水這樣的介質其(qí)适(shì)應性是(shì)很(hěn)強的.即(jí)使是(shì)長期(qī)的運行也(yě)能保證其(qí)正常(cháng)工作,且(qiě)能保證(zhèng)足夠(gòu)的(de)測量精(jīng)度不(bú)受影(yǐng)響。
(5)量(liàng)程範圍(wéi)寬、直管段要求不(bú)嚴格(gé).适應性強
　　隻要(yào)是可(kě)以用(yòng)孔闆(pǎn)流量計進(jìn)行測(cè)量的(de)對象都可(kě)以用(yòng)彎管(guǎn)流量計來代(dài)替。而在耐高溫(wēn)、耐高壓、耐沖擊、耐震動(dòng)、耐潮(cháo)濕、耐(nài)粉塵等方(fāng)面,彎(wān)管流(liú)量計(jì)遠遠(yuǎn)優于其它(tā)常用流量(liàng)計(jì)(如(rú) 渦(wō)街流量(liàng)計 、 電磁(cí)流量計(jì) 、 超聲波流量計(jì) 等等)。震動、沖擊(jī)對彎管傳(chuán)感器(qì)的(de)正(zhèng)常工作幾(jǐ)乎沒有影(yǐng)響(xiǎng).而(ér)高溫、高壓(yā)對于彎管流(liú)量(liàng)計來(lái)說隻(zhī)是(shì)采用與工藝管道相同(tóng)材質(zhì)的标(biāo)準彎(wān)頭作傳感(gǎn)器,就(jiù)可以(yǐ)方便(biàn)地得(dé)到解決。.
　　彎(wān)管傳感器(qì)的幾何尺(chǐ)寸幾(jǐ)乎沒有限(xiàn)制，管經小可到(dào)幾十mm甚(shèn)至(zhì)十兒(ér)mm.大可(kě)到im甚(shèn)至2m以(yǐ)上,隻要彎(wān)管的(de)彎徑比符台規(guī)定要求(qiú)。都可以作爲傳感(gǎn)器進(jìn)行流(liú)量測(cè)量,這一-特(tè)點是(shì)一般(bān)流量傳感(gǎn)器不容易(yì)作(zuò)到的:
　　直管段要(yào)求(qiú)不太嚴格也是(shì)彎管流(liú)量計在現場(chǎng)使用(yòng).中(zhōng)十分重(zhòng)要的特(tè)點(diǎn)之一(yī)。許多(duō)流量(liàng)測量裝置都因(yīn)爲現(xiàn)場(chǎng)直管段不能(néng)滿足要求而不能進行測(cè)螢或(huò)不能保證其瀏(liú)量精(jīng)度.彎管流(liú)量計(jì)由(yóu)于(yú)其特(tè)殊的測量原(yuán)理(lǐ)使其在實際應用時(shí)對直(zhí)管段的要求不嚴格(gé)，一-般隻需保證(zhèng)前5d後2d即可.遠遠低于其它流量(liàng)測量裝置的要(yào)求。
(6)可采用直接(jiē)焊接(jiē)法進(jìn)行安(ān)裝
　　流量測量裝(zhuāng)置現場跑、冒、滴(dī)、漏是(shì)一個十分(fèn)令人頭痛的現(xiàn)實問(wèn)題,它(tā)包含(hán)了諸如能源和(hé)物料(liào)的(de)浪費,環(huán)保、安全、計量正确等(děng)方(fāng)面的問(wèn)題.是運行(háng)、管理(lǐ)部門(mén)十分(fèn)重視(shì)又不(bú)易徹(chè)底解(jiě)決的老(lǎo)大(dà)難問(wèn)題:流量(liàng)傳(chuán)感器直.接(jiē)焊(hàn)接法安(ān)裝就是爲解決這個(gè)實際(jì)問題(tí)而産生的(例如焊接式孔闆):但(dàn)是.孔闆的(de)不耐(nài)磨損給(gěi)焊接(jiē)式孔闆(pǎn)保持(chí)長期(qī)精度正常使用(yòng)帶來(lái)了(le)困(kùn)難.既(jì)然孔(kǒng)闆(pǎn)檢(jiǎn)修周(zhōu)期短(duǎn),那麽(me),嚴格地說(shuō)焊接法安裝绐孔闆流量(liàng)計帶(dài)來的不是好處,相反(fǎn)使經常性的檢修工作變(biàn)得更加困難。因此(cǐ),焊接式(shì)孔闆(pǎn)并不是解(jiě)決測量裝(zhuāng)置現(xiàn)場的(de)跑冒滴漏(lòu)的好(hǎo)方法。而彎(wān)管傳感(gǎn)器(qì)完全(quán)可以滿足直接(jiē)焊接法(fǎ)安裝的(de)一-切(qiē)技術條件(jiàn).它的耐磨(mó)損、免(miǎn)維護(hù)、長(zhǎng)周期.精(jīng)度運行的特點(diǎn)使焊接法安裝(zhuāng)這一優勢得到了充(chōng)分的發揮(huī).現場跑(pǎo)冒滴漏(lòu)的麻煩得到了(le)徹底(dǐ)的解決
(7)通過實驗(yàn)研(yán)究.提(tí)出了彎徑比爲1.5~1.6範圍内.在該條(tiáo)件下(xià)的(de)蒸汽彎(wān)管流(liú)量計(jì)的簡(jiǎn)化模(mó)型,不但可(kě)使彎(wān)管參(cān)量無(wú)須單獨(dú)标定即(jí)可實(shí)現(xiàn)蒸汽流(liú)量(liàng)高精度測量(liàng),而且在(zài)采用(yòng)了(le)蒸汽溫度(dù)、壓力(lì)智能(néng)補償後,使(shǐ)流量(liàng)計能(néng)适用于溫(wēn)度、壓力變(biàn)化範圍大的蒸汽流量測(cè)量:二(èr)次儀表以(yǐ)計算(suàn)機技(jì)術爲核心(xīn),采(cǎi)用蒸(zhēng)汽密度(dù)補償處理(lǐ).因而(ér)使二次儀(yí)表精度達(dá)到0.29.流量測(cè)量系(xì)統實(shí)測精度達(dá)到了1.14%(引用(yòng)誤差(chà)):
四、結(jié)束語(yǔ)
　　雖然(rán)将彎管流(liú)量計和(hé)經典的(de)孔闆(pǎn)流量計作(zuò)了一系列的對(duì)比.指出了孔闆(pǎn)流量計(jì)存(cún)在的(de)一些(xiē)不(bú)盡人意的缺(quē)點(diǎn),但是.有(yǒu)一點(diǎn)是十分清(qīng)楚的.孔闆流量(liàng)計作(zuò)爲(wèi)一種流(liú)量計量器(qì)具.它具有悠久的曆史.經(jīng)過無數專(zhuān)家、學者的潛(qián)心(xīn)研究和完善，它的設計、計(jì)算、加(jiā)工、安裝、使用、維護等等環節都(dōu)具備了完備的(de)标準(zhǔn)和規範.尤(yóu)其值(zhí)得強調的是它已(yǐ)具(jù)備了計量管理(lǐ)部門(mén)承認的、具(jù)有.法(fǎ)律效(xiào)用的(de)幾何(hé)相似檢(jiǎn)定(dìng)的許(xǔ)可、獲(huò)得了有關(guān)管(guǎn)理(lǐ)部門的正(zhèng)式推(tuī)薦,所有這一切(qiē)使它(tā)在工(gōng)業化應(yīng)用中具(jù)備了極其強大(dà)的競争力。目前(qián)還沒(méi)有任(rèn)何一(yī)種流量計可以(yǐ)和它“相提并論”。正如曆史是不(bú)會停止一(yī)樣.流(liú)量計的發展也是日(rì)新月異的(de)。孔闆流量計的諸多缺(quē)點愈來(lái)愈爲人(rén)們(men)所重(zhòng)視,要麽解決這些缺點(diǎn),要麽用一種(zhǒng)更好的流(liú)量計(jì)代替(tì)它。
　　其實,彎(wān)管流量計(jì)研究工作也有80餘年的曆史，隻是過去(qù)的工作受到(dào)諸(zhū)多客觀條件的限(xiàn)制,使(shǐ)彎管流量計的(de)工，業化推廣應用十分困難,其(qí)中重(zhòng)要的是彎(wān)管加工技(jì)術和(hé)彎管的空(kōng)間測量技術。這些限(xiàn)制條件的存在(zài)幾乎(hū)葬送了彎(wān)管流量計(jì)的發(fā)展前途。現(xiàn)在這(zhè)一切都(dōu)得到了(le)解決(jué),高(gāo)精度的(de)彎管加工技術可以保王彎管(guǎn)傳感器的彎徑(jìng)比能夠(gòu)控制在(zài)一個極(jí)小的範(fàn)圍内(nèi).而(ér)科(kē)學的(de)測量方(fāng)法(fǎ)又使(shǐ)彎管彎徑比的(de)測量精度(dù)得到(dào)了保證(zhèng),所有這(zhè)些使(shǐ)彎管傳感(gǎn)器的幾何相似(sì)性成爲可能。同時.通過(guò)研究我(wǒ)們發現，在彎管傳感器(qì)特定彎(wān)徑比條件下,彎(wān)徑比與流量(liàng)系數之間(jiān)出(chū)現的(de)互補性(xìng)規律,由此大大提(tí)高了(le)這種(zhǒng)流量(liàng)計的(de)測量(liàng)精度及其(qí)穩定性。
　　在流速爲7~70m/s範圍内，檢定(dìng)其相(xiàng)應的(de)測量範圍,其(qí)系統流量精度(包(bāo)括差(chà)壓、壓力、溫(wēn)度變(biàn)送器(qì)及(jí)二次儀表等配套(tào)儀表(biǎo))小(xiǎo)于企業(yè)标準(zhǔn)規定的+2.5%fs的精(jīng)度,在檢定樣機中(zhōng).流速爲(wèi)25~70m/s的常用(yòng)蒸汽流速範圍(wéi)内(nèi),其(qí)實測精度優于1.14%fs:
彎管流量計突破了(le)困擾它發(fā)展(zhǎn)的流量(liàng)系數(shù)離散性大(dà)、測量精度低的(de)困難,滿足(zú)了工(gōng)業應用的要求(qiú):彎管(guǎn)流(liú)量計的精度(dù).無附加壓(yā)力(lì)損失、量程比(bǐ)大、适應能力強,經濟效益(yì)高等特性(xìng)完全符合(hé)能源建設和科學化計(jì)量(liàng)管理(lǐ)事業(yè)的發展要(yào)求:如在(zài)供熱行(háng)業全面推(tuī)廣使(shǐ)用彎(wān)管流量計(jì).僅計(jì)算它的無附加(jiā)阻力損(sǔn)失并将其折.算成(chéng)水泵電(diàn)耗所能(néng)獲得(dé)的效益,在一個(gè)取暖期就(jiù)可高達3億元人(rén)民币:據初步統(tǒng)計,在全國用彎(wān)管流量計全面(miàn)替代目前應用(yòng)廣泛(fàn)的(de)孔闆流(liú)量計.每年就叮(dīng)取得(dé)數十(shí)億元(yuán)人民(mín)币的經濟(jì)效益,且節約大(dà)量的能(néng)源:因此.大力(lì)發展彎管(guǎn)流量計,把它盡快地推廣到能(néng)源建(jiàn).設和科學(xué)化管(guǎn)理(lǐ)的各個(gè)領域是(shì)必要和可能(néng)的。

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