摘要:本文主要介绍LGBK 型一体化智能孔板流量计在动力空压站内压缩空气、净环水系统设计上的应用。在动力空压站内净环水进水母管及压缩空气送外网母管设置了一体化智能孔板流量计,介质流量计测量力图达到在类似工程设计中有借鉴作用。
关键词:流量计 动力空压站 应用
0 引言
孔板/差压流量计作为一种标准流量检测仪表,其技术成熟、用户熟悉、应用广泛。一体化智能差压流量计是在传统的孔板/差压流量计基础上发展起来的新型流量计(以下简称流量计)。
1 简介
该流量计把孔板或喷嘴等节流装置、三阀组、差压传感器、压力传感器、温度传感器、信号处理单元、显示单元、通信单元等组合成一体,是一种能完成各种在线动态补偿运算的宽范围和多用途的流量计。
该流量计有总线供电和电池供电两种类型。测量各种液体、气体、蒸汽的流量,向用户提供被测介质的质量流量、工作状态流量、标准状态流量、累积流量、压力、温度参数。
该流量计安装方便,维护量小、可节省安装施工时间和费用。
2 LGBK型一体化智能孔板流量计的介绍
与传统的差压流量计相比、本流量计具有以下特点:①一体化结构:流量计对差压信号系统进行改进,取消了细长易堵的引压管路,表体与管道连接采用卡式结构,安装方便。②多参数检测:在流量计的表体上安装了差压、压力、温度三种传感器,可在线测量差压、压力、温度信号。③动态补偿功能:流量计对测量到的差压、压力和温度信号进行处理,实时动态地完成各种补偿运算功能、提高了测量精确度,扩大了量程范围。④型式多样:流量计的节流装件可用符合GB / T2624-2006 的标准节流件(标准化孔板、标准喷嘴、标准文丘里管),也可用非标准节流件(四分之一圆孔板、圆缺孔板、楔型孔板、锥型圆孔板等);流量计还有外部总线供电(24V DC)和内部电池供电(3.6V DC)两种类型。用户可根据现场情况及使用目的选择使用。⑤标准化通信功能:总线供电流量计输出信号符合HA RT通信协议、可输出标准4~20 mA DC信号和叠加在4~20 mA DC上的数字信号。⑥智能功能强:除了动态测量和多参数自动补偿外,流量计还具有自诊断功能、组态、动态循环显示、通信、提供设备管理信息、断电保护等多种功能。
3 主要用途及适用范围
3.1 主要用途 ①各种液体的流量测量:如水、不锈钢能承受的腐蚀性酸/碱介质。②各种气体的流量测量:如空气、氮气、氧气、天然气、煤气等。③饱和蒸汽、过热蒸汽流量测量。
3.2 适用范围 适用介质温度:-10 ℃～+500℃;被测介质的压力:6.3MPa;适用环境条件:温度:-25 ℃~+55℃;湿度:≤95%;大气压:86kPa-106kPa
3.3 品种、规格 流量计主要有外部电源供电和内部电源(电池)供电两大类。这两大类中有不同的公称通径、公称压力、介质温度及不同的节流件型式等多种规格。
3.4 工作原理与结构特征
3.4.1 工作原理 在流体流动的管道内,设置使流动断面变化的节流件(如孔板、喷嘴等)。但流体通过节流件时,如图1 所示流体在节流件处产生液体收缩,从而使流动加速,静压降低,于是在节流件前后产生了静压差。流体的流速提高,静压力差(简称压差)越大,利用压差与流速的关系,就可以测量流量。
在已知有关参数的条件下,根据流通连续性原理(质量守恒原理)伯努利方程(能量守恒原理),可以推导出流量与压差及相关参数之间的关系。
对有关参数取工程单位后(1)式可写成(3)式形式:
在(2)式和(3)式中:
Qm——流体的质量流量,kg/h
Qv——流体工作状态的体积流量m/n
C——节流件的系数
d——工作条件下节流件的开孔(或喉部)直径,mm
ε——介质的可膨胀性节系数
β——直径比
ρ——流体工作状态的密度
△p——节流件前后特定位置的压差,Pa
公式的参数与被测流体的压力、温度、组份及物理性质有关,所以本流量计除测量节流件前后的压差,还要测量流体的压力、温度。通过压差△p 、温度t1和压力p1综合计算、补偿,达到精确测量的目的。
3.4.2 结构特征 流量计采用一体结构,表体、节流件(孔板)、传感器、转换器、显示器协调地构成一体。如图2所示。各部件的组成及功能及简述如下:
①表体与节流件表体是流量计的主体,它通过法兰和连接螺栓与管道连接在一起。表体的圆柱形内腔与管道连接成流体通路。节流件(孔板)安装在表体的圆柱形内腔中,孔板的上、下游断面与流体流动方向垂直,当流体流动时,在孔板的上、下游产生差压信号。差压信号通过表体上的引压孔引出,作用到差压传感器上。
②传感器流量计上装有差压传感器、压力传感器和温度传感器。压力传感器和温度传感器直接安装在表体上,直接检测流体的压力和温度。差压传感器安装在流量计的上部的压力容室内。差压信号通过压管和三阀组作用到差压传感器的两侧,由差压传感器把差压信号转换成电信号。
③引压管和三阀组引压管主要功能是传递差压信号,普通型流量计的引压管是直的,三阀组位于三阀组接头和压力容室之间,其作用是保护差压传感器不受单边静压的损害同时也便于流量计的调零。
④冷凝器冷凝器主要功能是在介质温度大于150 ℃时或者有腐蚀性介质时,便于加充隔离液体,以避免高温介质或腐蚀性流体直接作用到差压传感器。
⑤转换器转换器是位于流量计的上部,它是流量计的大脑,主要作用是:a差压、压力、温度信号的转换与处理;b流量的运算,流量特征和流体特征的补偿;c实现流量计智能功能(组态、自诊断、循环显示、通信);
在转换器内装有接线端子,以CPU 为核心的智能电路板及液晶显示器。转换器分前、后工作室两部分。在后工作室装有接线端子板,提供流量计电源接线端子和输出信号的接线。对于内部(电池)供电流量计、在后工作室内装有高效能的锂电池。在转换器的前工作室里,液晶显示器位于最前端,通过示窗玻璃可以读取流量计的工作参数。在前工作室内还装有流量计的三块电路板(信号处理板、通信板和液晶板)流量计的电气原理图框图如图3所示。
4 具体实现
在动力空压站内净环水进水母管及压缩空气送外网母管上分别设置了一体化智能孔板流量计,测量介质的标准状态体积流量、累积量、压力、温度参数,以便用户独立核算生产成本。
检测项目:①净环水进水流量检测②压缩空气流量检测
5 结语
一体化智能孔板流量计节流装置产生差压信号,经差压、压力和温度传感器检测差压和流体的压力、温度信号,再通过转换电路和CPU的处理,对影响测量精确度的各种因素进行在线的动态全补偿,精确地测量出流体的流量。它具有安装方便、宽量程、全面补偿功能等特点。
该流量计安装方便,维护量小、可节省安装施工时间和费用。
参考文献:
[1]重庆耐德正奇流量仪表有限公司资料.
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