摘要:從(cong)介紹産品工作原(yuán)理入手,闡述了彎(wan)管流量計 與 孔闆(pan)流量計 在原理上(shàng)的本質區别。在性(xìng)能比較的基礎上(shàng)突出說明了彎管(guan)流量計具有的無(wú)附加壓力損失的(de)節能性能明顯優(yōu)㊙️于孔闆流量計。文(wén)章指出,在長期運(yun)行的大流量系統(tong)中應充分考慮這(zhè)種區别所引起的(de)能源合理利用問(wen)題。
一、引言
　　彎管流(liu)量計也是一種差(chà)壓式流量計,但其(qí)差壓的📞産生與孔(kǒng)闆💞流量計有根本(běn)性區别:孔闆流量(liang)計是 節流型差壓(ya)流量計 ,是利用對(dui)流體節流裝置施(shi)行節流産生差壓(yā)來測量流體的流(liu)量的:彎管流量計(ji)的流量傳感器是(shì)一個90°标準彎管,它(ta)是利用流體的慣(guan)性原理産生差壓(yā)🐪來測量流體的流(liú)量的⛱️。
二、彎管流量(liang)計和孔闆流量計(ji)原理
1.彎管流計
(1)基(jī)本原理
　　當流體流(liu)經彎管時,由于彎(wān)管的約束作用,迫(po)使流🈲體在彎管内(nei)作近似于圓周運(yun)動。根據流體強制(zhì)旋流理論,流體在(zai)管道内作👨‍❤️‍👨圓周運(yun)動必然會産生慣(guan)性離心力,該離心(xīn)力的大小與流體(tǐ)的流速、流體的質(zhi)量(密度)以及作圓(yuán)周運動的㊙️曲率半(ban)徑等因素有♉關。離(lí)心力的大小可以(yǐ)通過對彎管内、外(wài)側壓力差的測量(liang)來确🐕定的:因此,隻(zhi)要測出彎管内、外(wai)側的差壓值,就可(ke)以方便地計.算出(chū)管道内流體的流(liú)速,進而算出管道(dao)内流體💛的流量值(zhí),這就是彎管流量(liang)計☁️的基本測量原(yuán)理(見圖1).
(2)流量方程(chéng)

式中，?一流體的平(ping)均流速
a一流量系(xi)數
R/D一彎管的彎徑(jìng)比
P1-P2一彎管内、外側(ce)壓力差
β一指數
ρ一(yī)流體的密度
2.孔闆(pǎn)流量t計
(1)基本原理(lǐ)
　　充滿管道的流體(tǐ),當它流經管道内(nèi)的節流件時。如圖(tu)2所示，流體将在節(jie)流件處形成局部(bu)收縮.因此，流速增(zeng)🔆加,靜壓力降低,在(zai)節流件前後産生(sheng)了壓差。流體流量(liàng)愈大,産生的壓差(chà)愈大,因而可依據(ju)壓差來🔞衡量流量(liàng)💃🏻大小。這種測量方(fang)法是以流動連續(xu)性方程(質量守恒(héng)定律)和伯努力方(fang)程(能量守恒定律(lü))爲基礎的:
(2)流量方(fang)程

式中.qm一質量流(liú)量,kg/s
C一流出系數
E一(yī)可膨脹性系數
β一(yī)直徑比.β=d/D
d.一工作條(tiao)件下節流件的孔(kong)徑,m

D一工作條件下(xià).上遊管道内徑,m
△p一(yi)差壓,Pa
P1一流體密度(du),kg/m3
三、彎管流量計的(de)基本特點及其與(yu)孔闆流量計性能(neng)比❓較
　　以供熱系統(tong)爲對象,選定孔闆(pan)流量計與彎管流(liu)量.計作🔞對比，是🌈因(yin)爲孔闆流量計目(mu)前在供熱系統中(zhong)仍然是使用普遍(biàn)的🏃🏻流量計。
(1)無任何(he)附加節流件或插(cha)人件.可大大降低(dī)流體在管道内輸(shu)👅送的動力消耗,節(jie)約能源。
　　由于彎管(guǎn)流量計獨特的測(cè)量原理,它沒有其(qí)它流量計必須具(jù)備的節流件或插(cha)入件,這一特點給(gěi)彎管流✍️量計🐪的工(gong)業化應用帶來了(le)巨大的便利和好(hǎo)處。
　　對于節流型孔(kǒng)闆流量計來說，流(liu)體在孔闆上的壓(ya)力🙇‍♀️損失🔴是🍓不可避(bì)免的。在通常情況(kuàng)下,該節流壓力損(sǔn)失(稱其爲不⛱️可恢(huī)複壓力損失)可達(da)孔闆在該流量下(xia)産生的差☂️壓值的(de)30%~90%(與孔闆的β值有關(guān))。爲了提高孔闆流(liú)量計的測量精度(du),設計人員在選定(dìng)孔闆流量計的工(gong)作差壓值時一般(ban)都取高值,于是該(gāi)壓力損失就相當(dang)可觀。在供熱系統(tong)中,由于孔闆的❌阻(zu)力損失會使供熱(rè)循環水泵耗電量(liang)增加或使同樣的(de)水泵壓頭不能滿(mǎn)足遠端供熱用戶(hù)的需求。對于一個(ge)完整的供熱系統(tong)來說，它所安裝的(de)流量檢測孔闆不(bu)會隻是一塊,而多(duō)孔闆的安裝使系(xì)統功率損💋失更大(da)。對于蒸汽介質來(lái)說,孔闆節流壓力(lì)損失會使蒸汽品(pin)質下降,或需要提(ti)供更高的供汽質(zhì)量才能滿足用戶(hu)對蒸汽品位的要(yao)求。無論是哪--種情(qing)況都會造成附加(jia)的經濟損失和提(tí)高系統.的運行費(fei)用。如果用彎管流(liu)量計代替孔闆流(liu)量計進行流量💃🏻檢(jian)測✂️.則不存在管道(dao)附加阻力損失的(de)問題,孔闆流量計(ji)的節流損耗也可(kě)簡單地看作是彎(wān)管流量計🆚的節能(neng)效果。這種替代對(duì)于那些大系統、大(dà)管徑、大流量、低壓(yā)頭的測量對象好(hǎo)處将更加明顯。
(2)結(jié)構簡單,價格低廉(lián)
　　彎管傳感器就是(shì)一個90标準彎頭,随(sui)着彎管機械加工(gong)工，業的發展和行(hang)業标準化、規範化(huà)管理的不斷完善(shàn).用作💔彎管☀️傳感器(qi)的标準機制彎頭(tóu)其質量越來越好(hǎo).價格也越來越低(dī),它一方面使💛彎管(guǎn)傳感器的技術指(zhi)标能得到更好的(de)保證.同時.也大大(da)降低了彎管傳感(gan)器的價格，目⭐前.彎(wān)管傳感❤️器甚至比(bi)市場上價格便宜(yí)的.法蘭式孔闆傳(chuán)感器還要便宜.而(er)且管徑愈大.愈便(biàn)🌈宜。
(3)彎管傳感器耐(nai)磨損,對微量磨損(sun)不敏感
　　傳感器對(duì)磨損不敏感是保(bao)證流量計長期精(jing)度佳測量的重⁉️要(yào)條件之一.這方面(mian)彎管流量計有着(zhe)不可比🍓拟的優勢(shì):而孔闆流量計的(de)人口銳角對微量(liàng)磨損就十分敏感(gan)。規程規定,計量用(yong)孔✉️闆流量計的孔(kǒng)闆每年必須進行(hang)一次或一次以上(shàng)的強制性磨損檢(jiǎn)查,這是保證孔闆(pǎn)流量計正确計量(liàng)的必要條件:即便(biàn)如此👄.在兩個檢修(xiū)周期内也很難保(bǎo)證孔闆流量計測(ce)量精度🐉的一緻性(xing).這樣頻繁的拆裝(zhuang)、檢查、維🏃🏻‍♂️修不是一(yi)般單位都可以作(zuò)到.的,對于那些大(dà)管徑的孔闆👨‍❤️‍👨.尤其(qí)是蒸汽孔闆其拆(chāi)裝難度之大使維(wéi)修者無不望而卻(què)步.大量的維修費(fei)用也給使用者🥰帶(dài)來了額外的經濟(jì)負擔:因此.現實情(qing)況是多數孔💜闆流(liu)量計使用單位以(yǐ)損失測量精度爲(wei)代價來減少孔闆(pǎn)流量計的檢修次(cì)數。這種方法‼️當🐇然(rán)是不可取的:彎管(guan)傳感器不❓僅耐磨(mo)性能好,即使有輕(qīng)微磨損,對彎管傳(chuán)感器的工作性能(neng)和測量精度的影(yǐng)響也是極小的。因(yin)此.彎管流量計可(kě)以長期🈲保持精度(du)的狀态。
(4)可測量容(róng)易髒污、堵塞傳感(gan)器的流體
　　供熱系(xì)統的循環水其水(shuǐ)質是比較差的,原(yuán)因是在㊙️一個供暖(nuan)期内循環水是反(fan)複使用而不更換(huan)(隻是少量補充☂️).加(jia)上防腐🥵需求✂️等其(qí)它原因在循環水(shui)中🤞還要加入一些(xiē)化學物❓質,使循環(huán)水對流量測量裝(zhuang)置的污染💋影響更(geng)大。孔闆傳感器人(rén)口的直角部分即(ji)使是輕微的沾污(wu)也會🚶對測量精度(du)⭐造成極大的影響(xiǎng)。而彎管傳感器對(dui)于供熱循環水這(zhe)樣的介質其适應(ying)性⭕是很強的.即使(shǐ)是長期的運行也(ye)能保證♌其正常工(gong)作,且能保證足夠(gou)的測量精度不受(shòu)影響。
(5)量程範圍寬(kuān)、直管段要求不嚴(yán)格.适應性強
　　隻要(yào)是可以用孔闆流(liu)量計進行測量的(de)對象都可以用彎(wan)管㊙️流量計來代替(ti)。而在耐高溫、耐高(gāo)壓、耐沖擊、耐震動(dong)🤞、耐潮濕、耐粉塵等(děng)方面,彎管流量計(ji)遠遠優于其🙇🏻它常(chang)用流量計(如 渦街(jie)流量計 、 電磁流量(liàng)計 、 超聲波流量計(ji) 等等)。震動、沖擊對(duì)彎管傳感器的正(zheng)常工作幾乎沒有(yǒu)影響.而高溫、高壓(yā)對于彎管流量計(ji)來說隻是采用與(yu)工藝管道相同🐕材(cái)質的标準彎頭作(zuo)傳感器,就🛀🏻可以方(fang)便地得🈲到解決。.
　　彎(wān)管傳感器的幾何(he)尺寸幾乎沒有限(xiàn)制，管經小可到♻️幾(jǐ)十🔞mm甚至十兒mm.大可(ke)到Im甚至2m以上,隻要(yao)彎管的彎💞徑比符(fú)台規定要求。都可(kě)以作爲傳感器進(jin)行流量🔴測量,這🎯一(yī)-特點✉️是一般💃🏻流量(liang)傳🌍感器不容易作(zuò)到的:
　　直管段要求(qiu)不太嚴格也是彎(wan)管流量計在現場(chang)使用⚽.中十分重要(yao)的特點之一。許多(duo)流量測量裝置都(dou)因爲現場直管🙇‍♀️段(duan)不能滿足要求而(ér)不能進行測螢或(huò)不能保證其瀏量(liang)精度.彎管流量計(jì)由于其特殊的測(ce)量原🧑🏽‍🤝‍🧑🏻理使其在實(shi)際應用📱時對直管(guǎn)🌈段的要求不嚴格(ge)，一-般⭐隻需保證前(qian)5D後2D即可.遠遠低于(yu)其它流💚量測量裝(zhuāng)置的🚩要求。
(6)可采用(yong)直接焊接法進行(háng)安裝
　　流量測量裝(zhuāng)置現場跑、冒、滴、漏(lòu)是一個十分令人(ren)頭痛的現實問題(ti),它包含了諸如能(neng)源和物料的浪費(fei),環保、安全、計量正(zhèng)确等方面的問題(tí).是運行、管理部門(men)十分重視又不易(yi)徹🧑🏾‍🤝‍🧑🏼底解決的老大(da)難問題:流量傳感(gǎn)器直.接焊接法安(an)裝就是爲解決這(zhè)個實際問題而産(chǎn)生的(例如焊接式(shi)孔闆):但是.孔闆的(de)不耐磨損給焊接(jie)式💋孔闆保持長期(qi)精度正常使用帶(dài)來了困難.既然孔(kong)闆檢修周期短,那(nà)麽,嚴格地說焊接(jiē)法安裝绐孔闆流(liú)量計🧡帶來的不是(shi)好處☎️,相反使經常(cháng)性的檢修工作變(bian)得更加困難。因此(ci),焊接式孔闆并不(bú)是解決測量裝置(zhi)現場的跑冒滴漏(lou)的🔞好方法。而♊彎管(guan)傳感器完全可以(yi)滿♌足直接焊接法(fǎ)安裝的一♋-切技術(shù)條件.它的耐磨損(sǔn)、免維護、長周期.精(jīng)度運行的特點使(shǐ)焊接法安裝這一(yi)優勢得到了充分(fen)的發揮.現場跑冒(mào)滴漏的🐇麻煩得到(dào)了徹底的解決
(7)通(tōng)過實驗研究.提出(chū)了彎徑比爲1.5~1.6範圍(wéi)内.在該條件下的(de)👉蒸汽彎管流量計(ji)的簡化模型,不但(dan)可使彎管參量無(wu)須單獨标定即可(ke)實現蒸汽流量高(gao)精度測量,而且在(zai)采用了蒸汽溫度(dù)、壓力智能補償後(hòu),使流量計能适用(yong)于溫度、壓力變化(huà)範圍大的👨‍❤️‍👨蒸汽流(liu)量測量:二次儀表(biǎo)以計算機技術爲(wèi)核心,采用蒸汽密(mi)度補償處理🧑🏽‍🤝‍🧑🏻.因而(er)使二次儀表精度(du)達到0.29.流量測量⁉️系(xi)統實測精度達到(dao)了1.14%(引用誤差):
四、結(jie)束語
　　雖然将彎管(guan)流量計和經典的(de)孔闆流量計作了(le)一系🌏列的對比.指(zhǐ)出了孔闆流量計(ji)存在的一些不盡(jin)人意的缺點,但🈲是(shì).有一點是十分清(qīng)楚的.孔闆流量計(jì)作爲一種流量計(ji)量🚶器具.它具有悠(you)久的曆史.經過無(wu)數專家、學者的😄潛(qian)心研究和完善，它(ta)的設計、計🌈算、加工(gong)、安裝㊙️、使用、維護等(deng)等環節都具備了(le)完備的标準和規(gui)範.尤其值得強調(diao)的🛀是它已具備了(le)計量管理部門承(cheng)認的、具有.法律效(xiao)用的幾何相似檢(jiǎn)定的許可、獲得了(le)有關管理部門的(de)正式推薦,所有這(zhè)一切使它在工業(yè)化應♋用中具備了(le)極其強大的競争(zhēng)力。目前還沒有任(ren)何一種流量計可(ke)以和它“相提并論(lùn)”。正如曆🔅史是不會(huì)停止一樣.流量計(jì)的發展也㊙️是日🙇🏻新(xin)月異的。孔闆流量(liàng)計的諸多缺點愈(yù)來愈爲🔆人們所重(zhong)視,要麽解決這些(xiē)缺點,要麽🤞用一種(zhong)更好的流量計代(dài)替它。
　　其實,彎管流(liú)量計研究工作也(ye)有80餘年的曆史，隻(zhi)是㊙️過去的工作受(shòu)到諸多客觀條件(jiàn)的限制,使彎管流(liu)量計的工，業化推(tui)廣應用十分困難(nán),其中重要的是彎(wan)管加工技術‼️和彎(wān)管的空間測量技(ji)術。這些限制條件(jiàn)的存在幾乎葬🈲送(song)了彎管流量計的(de)發展前途🏃🏻‍♂️。現在這(zhè)一切都得到了解(jie)決,高精度的彎管(guǎn)加工技術可以保(bao)王彎管傳感器的(de)彎徑比能夠控制(zhì)在一個極小的範(fan)圍内.而科學♻️的測(ce)量方法又使彎管(guan)彎徑比的測量精(jing)度得到了保證,所(suǒ)有這些使彎管傳(chuán)感器的幾☂️何相似(sì)性成爲可能。同時(shí).通過研究我們發(fa)現，在彎管傳感器(qì)特定彎徑比條件(jian)下,彎徑比與✔️流量(liàng)系數之間出現的(de)互補性規律,由此(cǐ)大大提高🍓了這👈種(zhong)流量計的測量精(jing)度及其穩定性。
　　在(zài)流速爲7~70m/s範圍内，檢(jian)定其相應的測量(liàng)範圍,其系統流量(liang)精度(包括差壓、壓(yā)力、溫度變送器及(ji)二次儀表等配⛱️套(tao)儀表)小于企業标(biao)準規定的+2.5%FS的精度(du),在檢定樣機中.流(liu)速爲25~70m/s的常用蒸汽(qì)流速範圍内,其實(shí)測精度優于1.14%FS:
彎管(guǎn)流量計突破了困(kun)擾它發展的流量(liàng)系數離散🌈性大、測(cè)量精度低的困難(nán),滿足了工業應用(yòng)的要求:彎管流量(liàng)計的精度🍉.無附加(jiā)壓力損失、量程比(bǐ)大、适應能力強,經(jīng)濟效益高等特性(xìng)🏃完全符合能源建(jiàn)設和科學化計量(liàng)管理事業的發展(zhǎn)要求:如在供熱行(hang)業全面推廣使用(yòng)彎管流量計.僅計(ji)算它的無附加阻(zu)力損失并将🥰其折(she).算成水泵電耗所(suo)能獲得😍的效益,在(zài)一個⭐取暖期就可(kě)高💚達3億元人民币(bi):據初步統計,在全(quan)國用彎管流量計(jì)全面替代目前應(ying)用廣泛的孔闆流(liu)量計.每年就叮取(qu)得數十億元人民(min)币的經濟效益,且(qiě)節約👅大量的能源(yuan):因此.大力發展彎(wān)管流量計,把它盡(jin)快地推廣🤞到能源(yuan)建.設和科學化管(guǎn)理的各個領域是(shì)必要和可能的💚。

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