摘要(yào):從介紹産(chǎn)品工作原(yuan)理入手,闡(chǎn)述了彎管(guan)流量計 與(yǔ) 孔闆流量(liang)計 在原理(lǐ)上的本質(zhì)區别。在性(xìng)能比較的(de)基礎上突(tū)出🏒說明了(le)彎管✉️流量(liàng)計具有的(de)無附加壓(yā)力損失的(de)節能性能(néng)明顯優于(yu)孔㊙️闆流量(liàng)計。文章指(zhi)出,在長期(qi)運行的大(da)流量系統(tong)中應充分(fèn)考慮這種(zhǒng)區别所引(yǐn)起的能源(yuán)合理利用(yong)問☎️題。
一、引(yin)言
　　彎管流(liu)量計也是(shi)一種差壓(ya)式流量計(ji),但其差壓(yā)的産❗生與(yu)孔闆流量(liang)計有根本(ben)性區别:孔(kong)闆流量計(jì)是 節流型(xíng)差壓流量(liàng)計 ,是利用(yòng)對流體節(jiē)流裝置施(shi)行節流産(chan)生差壓來(lai)測量流體(tǐ)的流量的(de):彎管流量(liang)計的流量(liàng)傳感器是(shi)一個90°标準(zhǔn)彎管,它是(shi)利用流體(tǐ)的慣性原(yuan)理産生差(cha)壓來測量(liàng)流體的流(liú)量的。
二、彎(wan)管流量計(jì)和孔闆流(liú)量計原理(lǐ)
1.彎管流計(jì)
(1)基本原理(lǐ)
　　當流體流(liu)經彎管時(shi),由于彎管(guan)的約束作(zuò)用,迫使流(liú)體❤️在彎管(guǎn)内作近似(si)于圓周運(yùn)動。根據流(liu)體強制旋(xuán)流理論,流(liu)體在管道(dao)内作圓周(zhou)運動必然(rán)會産生慣(guan)性離心力(li),該離心力(lì)的👅大小與(yǔ)流體的流(liú)速、流體的(de)質量(密度(du))以及作圓(yuan)周運動的(de)曲率半徑(jing)等因素有(you)🔞關。離心力(lì)的大小可(kě)以通過對(dui)彎管内❄️、外(wai)側壓力差(cha)💘的測量來(lái)确定的:因(yīn)此,隻要測(cè)出彎管内(nei)、外側的差(chà)壓值,就可(kě)以方便地(di)計.算出管(guǎn)道内流體(ti)的流速,進(jin)💃🏻而算出管(guǎn)道内流體(tǐ)的流量值(zhi),這就是彎(wān)管流量計(jì)的基本測(cè)量原理(見(jiàn)圖1).
(2)流量方(fāng)程

式中，?一(yī)流體的平(ping)均流速
a一(yī)流量系數(shu)
R/D一彎管的(de)彎徑比
P1-P2一(yī)彎管内、外(wai)側壓力差(chà)
β一指數
ρ一(yī)流體的密(mì)度
2.孔闆流(liú)量t計
(1)基本(běn)原理
　　充滿(mǎn)管道的流(liu)體,當它流(liú)經管道内(nei)的節流件(jiàn)時。如圖2所(suo)示，流體😍将(jiāng)在節流件(jian)處形成局(ju)部收縮.因(yin)此，流速增(zēng)加,靜壓力(li)降低,在節(jiē)流件前後(hou)産生了壓(yā)差。流體流(liu)量愈大,産(chǎn)生的壓差(cha)愈大,因而(er)可依據壓(yā)差來衡量(liang)流量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼大小(xiǎo)。這種測量(liang)方法是以(yi)流動連續(xù)性方💞程(質(zhi)量守恒🔱定(ding)律)和伯努(nu)力方程(能(neng)量守恒定(ding)律)爲基礎(chǔ)的:
(2)流量方(fang)程

式中.qm一(yī)質量流量(liang),kg/s
C一流出系(xì)數
E一可膨(peng)脹性系數(shù)
β一直徑比(bi).β=d/D
d.一工作條(tiao)件下節流(liu)件的孔徑(jìng),m

D一工作條(tiao)件下.上遊(you)管道内徑(jìng),m
△p一差壓,Pa
P1一(yi)流體密度(dù),kg/m3
三、彎管流(liú)量計的基(jī)本特點及(ji)其與孔闆(pan)流量計性(xìng)🐪能比較
　　以(yǐ)供熱系統(tong)爲對象,選(xuǎn)定孔闆流(liú)量計與彎(wān)管流量☀️.計(ji)作對㊙️比，是(shì)因爲孔闆(pǎn)流量計目(mù)前在供熱(rè)系統中仍(reng)然是使用(yong)普遍的流(liú)量計。
(1)無任(rèn)何附加節(jiē)流件或插(cha)人件.可大(dà)大降低流(liú)體在管道(dao)内輸送㊙️的(de)動力消耗(hao),節約能源(yuan)。
　　由于彎管(guǎn)流量計獨(du)特的測量(liang)原理,它沒(méi)有其它流(liu)量🔴計必須(xu)具備的節(jie)流件或插(cha)入件,這一(yi)特點給彎(wan)管流量計(ji)的工業化(hua)應用帶來(lái)了巨大的(de)便利和好(hao)處。
　　對于節(jie)流型孔闆(pǎn)流量計來(lái)說，流體在(zai)孔闆上的(de)壓🈲力損失(shī)是不可避(bì)免的。在通(tōng)常情況下(xià),該節流壓(yā)力損失(稱(chēng)其爲不可(ke)恢複壓力(li)損失)可達(da)孔闆在該(gāi)流量下産(chan)生的差壓(ya)值的30%~90%(與孔(kong)闆的β值有(you)關)。爲了提(ti)高孔闆流(liu)量計的測(ce)量精度,設(she)計人員在(zài)選定孔闆(pan)流量計的(de)工作🆚差壓(ya)值時一般(ban)都取高值(zhí),于是該壓(ya)力🤞損失就(jiù)相當可觀(guan)。在供熱系(xi)統🐇中,由于(yu)孔闆的阻(zu)力損失會(hui)使供熱循(xún)環水泵耗(hào)電量增加(jiā)或使同樣(yàng)的水泵壓(yā)頭不能滿(mǎn)足遠端供(gòng)熱用戶的(de)需求。對于(yú)一個完整(zhěng)的供熱系(xi)統來🔴說，它(ta)所安裝的(de)流量檢測(cè)孔🚶‍♀️闆不會(huì)隻是一塊(kuai),而多孔闆(pǎn)的安裝使(shi)系統功率(lü)損失更大(dà)。對于蒸汽(qi)介質來說(shuō),孔闆節流(liu)壓力損失(shī)會使蒸汽(qì)品質下降(jiang),或需要🧡提(ti)供更🌐高的(de)供汽質量(liàng)才能滿足(zú)用戶對蒸(zhēng)汽品位的(de)要求。無論(lun)是哪--種情(qíng)況都會造(zao)成附加的(de)經⛷️濟損失(shi)和提高系(xì)統.的運行(hang)費用。如果(guǒ)用彎管流(liu)量計代替(ti)孔闆流量(liang)計進行流(liú)量檢測🏃‍♂️.則(ze)不存在管(guǎn)道附加阻(zu)力損失的(de)問🏃題,孔闆(pan)流量計的(de)節流損耗(hao)也可簡單(dān)地看作是(shì)彎管流量(liàng)計☀️的節能(néng)效果。這種(zhong)替代對于(yu)那些大🔞系(xì)🏃‍♂️統、大管徑(jìng)、大流量、低(dī)壓頭的測(ce)量對象好(hao)處将更加(jia)明顯。
(2)結構(gòu)簡單,價格(gé)低廉
　　彎管(guǎn)傳感器就(jiu)是一個90标(biāo)準彎頭,随(sui)着彎管機(ji)械加工工(gōng)㊙️，業的發展(zhǎn)和行業标(biāo)準化、規範(fan)化管理的(de)不斷完善(shan).用作👄彎管(guan)傳感器的(de)标準機制(zhi)彎頭其質(zhi)量越🐆來越(yuè)好.價格也(yě)越來越低(dī),它一方面(mian)使彎管傳(chuan)感器的技(jì)術指标能(néng)得到❓更好(hǎo)的保💋證.同(tong)時.也大大(dà)降低了彎(wan)管傳感器(qi)的價格，目(mu)前.彎管傳(chuán)感器甚至(zhì)比市🌈場上(shang)價格便宜(yi)的.法蘭式(shi)孔闆傳感(gan)器還要便(bian)宜.而且管(guǎn)徑愈🏃🏻大.愈(yu)便宜。
(3)彎管(guǎn)傳感器耐(nài)磨損,對微(wēi)量磨損不(bú)敏感
　　傳感(gǎn)器對磨損(sǔn)不敏感是(shì)保證流量(liang)計長期精(jīng)度佳測量(liang)的❌重要條(tiao)件之一.這(zhè)方面彎管(guǎn)流量計有(you)着不可比(bǐ)拟的優勢(shì)🆚:而孔闆流(liú)量計的人(rén)口銳角對(dui)微量磨損(sun)就十分敏(min)感。規程規(guī)定,計量用(yòng)孔闆流量(liang)計的🔞孔闆(pǎn)每年必須(xū)進行一次(ci)或一次以(yǐ)上的強制(zhì)性磨損檢(jian)查,這是保(bao)證孔闆流(liu)量計正确(què)計量的必(bì)要條🤟件:即(jí)便如此.在(zài)兩個檢修(xiū)周期内也(ye)很難保證(zheng)孔闆⁉️流量(liang)計測🍉量精(jīng)度‼️的一緻(zhi)性.這樣頻(pin)繁的拆裝(zhuang)、檢查、維修(xiū)不是一般(bān)單位都可(ke)以作到.的(de),對于💃那些(xie)大管徑的(de)孔闆💯.尤其(qi)是蒸汽孔(kǒng)闆其拆裝(zhuāng)難度之大(dà)使維修者(zhe)無不望而(er)卻步.大量(liang)💰的維修費(fèi)用也給使(shǐ)用者帶來(lái)了額外的(de)經濟負擔(dan):因此.現實(shí)情況是多(duo)數孔闆流(liú)量計使用(yòng)單位以損(sǔn)失測❤️量精(jing)度爲代價(jia)來減少孔(kong)闆流量計(jì)的檢修次(cì)數。這種💃🏻方(fāng)法當然是(shi)不可取的(de):彎管傳感(gǎn)器不僅耐(nài)磨性能好(hao),即使有輕(qing)微磨損,對(dui)彎管傳感(gǎn)器的✏️工作(zuo)性能和測(cè)量精度的(de)影響也是(shi)極小的。因(yin)此.彎管流(liu)量計可以(yǐ)長期保持(chí)精度⁉️的狀(zhuang)态。
(4)可測量(liàng)容易髒污(wū)、堵塞傳感(gan)器的流體(tǐ)
　　供熱系統(tong)的循環水(shuǐ)其水質是(shi)比較差的(de),原因是在(zai)⁉️一個供暖(nuan)期内循環(huan)水是反複(fú)使用而不(bu)更換(隻是(shi)少量⭕補充(chōng)).加上防腐(fu)需求等其(qi)它原因在(zai)循環水中(zhong)還要加入(rù)一些化學(xue)物質,使循(xun)🍓環水對流(liu)量測量裝(zhuāng)置的污染(rǎn)影響更大(dà)。孔闆傳感(gan)器人口的(de)直角部分(fen)☁️即使是輕(qing)微的沾污(wu)也會對測(ce)量精度造(zao)成極大的(de)影響。而彎(wān)管傳感器(qi)對于供熱(rè)循環水這(zhe)樣的🥰介質(zhi)其适應性(xìng)是很強的(de).即使是長(zhǎng)期的運行(hang)也能保證(zhèng)其正常工(gōng)作,且能保(bao)證足夠的(de)測量精度(du)不受影響(xiǎng)。
(5)量程範圍(wei)寬、直管段(duan)要求不嚴(yán)格.适應性(xing)強
　　隻要是(shi)可以用孔(kong)闆流量計(ji)進行測量(liang)的對象都(dou)可以用🏃‍♂️彎(wān)管✔️流量計(jì)來代替。而(er)在耐高溫(wen)、耐高壓、耐(nai)沖擊、耐震(zhèn)動、耐潮濕(shī)、耐粉塵等(deng)方面,彎管(guan)流量計遠(yuǎn)遠優于其(qi)它常用流(liu)量計💋(如 渦(wō)街流量計(jì) 、 電磁流量(liang)計 、 超聲波(bo)流量計 等(děng)等)。震動、沖(chong)擊對彎管(guan)傳感器的(de)正常工作(zuò)幾乎沒有(yǒu)影響.而🈲高(gāo)溫、高壓對(duì)于彎管流(liu)量計來說(shuō)隻是采用(yong)與🌐工藝管(guǎn)道⛱️相同🐕材(cái)質的标準(zhǔn)彎頭作傳(chuan)感器,就可(ke)以方🥵便地(di)得到解決(jué)。.
　　彎管傳感(gǎn)器的幾何(hé)尺寸幾乎(hu)沒有限制(zhi)，管經小可(kě)到幾十mm甚(shèn)至十兒mm.大(dà)可到Im甚至(zhì)2m以上,隻要(yao)彎管的彎(wān)徑比符台(tai)規定要求(qiú)。都可以作(zuò)爲傳感器(qi)進行流量(liang)測量,這🏃‍♀️一(yī)-特點是一(yī)般流量傳(chuán)感器不容(róng)易作到的(de)☎️:
　　直管段要(yào)求不太嚴(yan)格也是彎(wan)管流量計(jì)在現場使(shǐ)🍉用.中十分(fen)重要的特(tè)點之一。許(xu)多流量測(ce)量裝置都(dōu)因爲現場(chǎng)直管🎯段不(bu)能滿足要(yào)求而不能(néng)進行測螢(ying)或不能保(bao)證其瀏量(liang)精度.彎管(guǎn)流量計🙇🏻由(yóu)于其特殊(shū)的測量原(yuán)理使其在(zài)👅實際應用(yong)時對直管(guan)段的要求(qiu)不嚴格，一(yi)-般㊙️隻需保(bǎo)證前5D後2D即(jí)可.遠遠低(dī)于其它流(liu)☔量測量裝(zhuang)置的要求(qiu)。
(6)可采用直(zhi)接焊接法(fǎ)進行安裝(zhuang)
　　流量測量(liang)裝置現場(chǎng)跑、冒、滴、漏(lòu)是一個十(shi)分令人頭(tou)痛的現實(shi)問題,它包(bāo)含了諸如(rú)能源和物(wù)料的浪費(fèi),環保🛀、安全(quan)、計量正确(que)等方⭕面的(de)問題.是運(yun)行、管理部(bu)門十分重(zhong)視又不易(yi)徹底解決(jué)的老大難(nan)問題:流量(liàng)傳感器直(zhi).接焊接法(fa)安裝就是(shi)爲解決這(zhè)🌂個實際問(wen)題而産生(shēng)的🌈(例如焊(hàn)接式孔闆(pǎn)):但是.孔闆(pǎn)的不耐磨(mo)損給焊接(jiē)式孔闆保(bǎo)持長期精(jīng)度正常使(shi)用帶來了(le)困難.既然(rán)孔闆檢👨‍❤️‍👨修(xiu)周期短,那(na)麽,嚴格地(dì)說焊接法(fa)安裝绐孔(kong)闆流量計(ji)帶來的不(bú)是好處,相(xiang)反使經常(cháng)性的檢修(xiu)工作變得(de)更加困難(nán)。因此,焊接(jie)式孔闆并(bìng)不是解決(jué)測量裝置(zhi)現場的跑(pǎo)冒滴漏的(de)好方法。而(ér)⛱️彎管傳感(gan)器🈲完全可(ke)以滿足直(zhi)接焊接法(fǎ)安裝的一(yi)🥵-切技術條(tiao)件.它的耐(nai)磨損、免維(wei)護、長周期(qī).精度運行(háng)的特點使(shǐ)💋焊接法安(an)裝這一優(yōu)勢㊙️得到了(le)充分的發(fā)揮.現場跑(pǎo)冒滴漏的(de)麻煩得到(dao)了徹底的(de)解決
(7)通過(guo)實驗研究(jiū).提出了彎(wān)徑比爲1.5~1.6範(fàn)圍内.在該(gāi)條件🐉下的(de)蒸汽🔴彎管(guǎn)流量計的(de)簡化模型(xíng),不但可使(shi)彎管參量(liang)無須單獨(du)标定即可(kě)實現蒸汽(qì)流量高精(jing)度測量,而(er)且在采用(yong)了蒸汽溫(wēn)度、壓👅力智(zhi)能♻️補償後(hou),使流量計(jì)能适用于(yú)溫度、壓力(li)變化🧡範圍(wéi)大的蒸汽(qi)流量測量(liang):二次儀表(biǎo)以計算機(ji)🚶‍♀️技術爲核(hé)心,采用蒸(zheng)汽密度補(bǔ)償處理.因(yin)而使二次(ci)儀表🧡精度(du)達到0.29.流量(liang)🎯測量🎯系統(tǒng)實測精度(du)達到了1.14%(引(yin)用誤差):
四(sì)、結束語
　　雖(sui)然将彎管(guǎn)流量計和(hé)經典的孔(kong)闆流量計(jì)作了一系(xì)🧡列的🍓對比(bi).指出了孔(kong)闆流量計(ji)存在的一(yī)些不盡人(rén)意的缺點(dian),但是.有一(yi)點是十分(fèn)清楚的.孔(kong)闆流量計(ji)作爲一種(zhong)流量計量(liàng)器具.它💚具(ju)有悠🐆久的(de)曆史.經過(guò)無數專家(jia)、學者的潛(qian)心研究和(he)完善，它的(de)設計、計算(suan)、加工、安裝(zhuāng)、使用、維護(hu)等等環節(jiē)都具備了(le)完備的标(biao)準和規範(fàn).尤🚶‍♀️其值得(dé)強調的是(shi)它已具備(bei)了計量管(guan)理部門☔承(cheng)認的、具有(you).法律效用(yong)的幾何相(xiàng)似檢定的(de)許可、獲得(de)了有關🏃管(guǎn)理部門的(de)正式推薦(jiàn),所有這一(yi)切使它在(zai)工業化應(yīng)💛用中具備(bèi)了極其強(qiang)大的競争(zhēng)力。目前還(hai)沒有任何(hé)一種流量(liàng)計可以💘和(he)它“相提并(bing)論”。正如曆(li)史是不會(hui)停止一樣(yang).流量計的(de)發展也是(shì)日新月異(yì)的。孔闆流(liu)量計的諸(zhū)🌍多缺點愈(yù)來愈爲人(rén)們所重視(shi),要麽解決(jue)這些缺點(diǎn)🔞,要麽用一(yī)種更好的(de)流量計代(dài)替它。
　　其實(shi),彎管流量(liàng)計研究工(gong)作也有80餘(yú)年的曆史(shi)，隻是💋過去(qù)的工作受(shòu)到諸多客(ke)觀條件的(de)限制,使彎(wān)管流量計(jì)的工，業化(huà)推廣應用(yong)十分困難(nán),其中重要(yào)的是彎管(guǎn)加工技術(shù)和彎管的(de)空間測量(liang)技術。這些(xiē)限制條件(jiàn)的存在幾(jǐ)乎葬送了(le)彎管🍉流量(liang)計的發展(zhan)前途。現在(zài)這一切都(dou)得到了解(jiě)決,高精度(dù)的彎管加(jia)工技術可(ke)以保王💋彎(wan)管傳感器(qi)的彎徑比(bi)能夠控制(zhì)在一個極(ji)小的🙇‍♀️範圍(wéi)内.而科學(xué)的測量方(fang)法又使彎(wān)管彎徑比(bǐ)的測量精(jīng)度得☁️到了(le)保證,所有(you)這🈚些使彎(wan)管傳感器(qi)的幾何相(xiàng)似性成⭕爲(wèi)可能。同時(shi).通過研究(jiū)我們發現(xiàn)，在彎管傳(chuán)感器特定(ding)彎徑比條(tiáo)件下,彎徑(jing)比與㊙️流量(liang)系數之間(jian)出現的互(hù)💜補性規律(lǜ),由此大大(da)提高了這(zhe)📐種流量計(jì)的測量精(jing)度及其穩(wen)定性。
　　在流(liu)速爲7~70m/s範圍(wéi)内，檢定其(qi)相應的測(cè)量範圍,其(qi)系統流量(liàng)⛱️精度💋(包🛀🏻括(kuo)差壓、壓力(lì)、溫度變送(song)器及二次(ci)儀表等配(pei)🤩套儀表)小(xiǎo)于企業标(biāo)準規定的(de)+2.5%FS的精度,在(zài)檢定樣機(ji)中.流速爲(wèi)25~70m/s的常用蒸(zhēng)汽流🚶速範(fàn)圍内,其實(shí)測精度優(yōu)于1.14%FS:
彎管流(liú)量計突破(pò)了困擾它(ta)發展的流(liu)量系數離(lí)散性大、測(ce)量精度低(di)的困難,滿(mǎn)足了工業(yè)應用的要(yao)求:彎管流(liu)量計的精(jīng)度.無附加(jia)壓力損失(shī)、量程比大(dà)、适應能力(li)👣強,經濟🧡效(xiao)益高等特(te)性🌏完全符(fu)合能源建(jian)設和科學(xue)化☂️計量管(guan)理🥰事業的(de)發展要求(qiú):如在供熱(re)行🔱業全面(mian)推廣使用(yong)彎管流量(liàng)計.僅計算(suan)它的無附(fu)加🔴阻力損(sǔn)失并将其(qí)折.算成水(shuǐ)泵😘電耗所(suǒ)能獲得的(de)效益,在一(yī)個取暖期(qi)就可高達(dá)3億元人民(mín)币:據初步(bù)統計,在全(quan)國用彎管(guan)流量計全(quán)面替代目(mù)前應用廣(guǎng)泛的孔闆(pǎn)流量計.每(mei)年就叮取(qǔ)得數十億(yì)元人民币(bì)的經濟效(xiào)益,且節約(yue)大量的能(neng)源:因此.大(da)力發展彎(wan)管流量計(jì),把它🚩盡快(kuài)地推廣❗到(dào)能源建.設(shè)和科學化(huà)管理的各(gè)個領域是(shi)必要和可(ke)能的🌐。

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