摘要:從原理、計(jì)算方法和性能(neng)等方面對目前(qián)應用廣泛的📐幾(jǐ)種流量計進行(háng)比較和分析,得(de)出了節流型流(liú)量計 是一種經(jīng)濟性好、穩定性(xìng)好、使用方便的(de)流量計的結論(lùn)。介紹了幾種節(jiē)流型流量計的(de)選型方法,具體(tǐ)✍️介紹了新型節(jiē)㊙️流裝置德爾塔(ta)巴流量計在某(mǒu)選礦廠浮選作(zuò)業空💛氣流量檢(jiǎn)測中的應用情(qing)況。
0引言
　　流量檢(jiǎn)測在工業生産(chǎn)運輸.科學研究(jiu)、國防事業中都(dou)🌈發🏃‍♂️揮着☀️重要作(zuo)用,檢測對象可(kě)以是氣體、液體(ti)和混合流體3種(zhong)不同特性的流(liu)體。随着自動化(huà)水平的不斷提(ti)❗高,流量測量和(hé)控制已經由原(yuán)來的保證基本(ben)生産功能過渡(du)到實現優化㊙️控(kong)制。當前,我國節(jiē)能減排形式嚴(yan)峻,爲了提高資(zi)源利用率和實(shí)現生産指标的(de)增長,流量儀表(biao)就成爲了自動(dòng)化控制中不🐇可(ke)缺少的檢測儀(yí)🤩表之一。
1流量計(jì)的種類
　　流量檢(jiǎn)測的方法可以(yi)劃分爲以下幾(ji)種:利用伯努利(lì)原㊙️理,通過測量(liàng)流體差壓信号(hao)來反映流量的(de)差👨‍❤️‍👨壓式流量測(cè)量法;利用标準(zhun)小容積來連續(xu)測量流量的容(rong)積式測🤟量方法(fa);通過直接測量(liàng)流體流速來😍測(cè)量流量的速度(dù)式㊙️測量法;以🏃‍♂️測(ce)量流體質量流(liú)量的質量流量(liang)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻測量法。
　　流量計(jì)是指用以測量(liàng)管路流體流量(liang)即單位時間内(nei)通過的流體體(ti)積的儀表,種類(lèi)繁多。但按照測(cè)量方法❓和結構(gòu)進行分類,大緻(zhi)可以分爲兩類(lei):測體積🌂流量和(he)測質量流量。體(ti)積流量計又可(ke)以分爲容積式(shì)流量計和速度(dù)式流量計。具體(tǐ)分類如表1所示(shi)。
2幾種常用流量(liàng)計的比較
2.1從經(jing)濟角度比較.
　　對(dui)于 渦街流量計(ji) ,儀表購置費用(yong)高,安裝費用和(he)運行費用低，維(wei)護費用🍓中等;對(duì)💋于節流型流量(liàng)計,儀表購置費(fei)用比渦街流量(liang)計低，安裝費用(yong)和運行費用較(jiào)低,維護費用中(zhong)等;對于轉子流(liu)量計,儀表購置(zhi)費用、安裝費用(yong)、運行費用、維護(hu)費用均低💰。所以(yi)從經濟指标上(shàng)看,轉子流✍️量計(jì)比較優🙇‍♀️越。
2.2從使(shǐ)用環境角度比(bi)較
　　渦街流量計(jì)受溫度影響最(zui)小,但是受電磁(ci)幹擾、射頻幹擾(rǎo)最🍓大;在差壓計(ji)良好的情況下(xià),節流型流量☎️計(jì)和轉子流量計(jì)均😘能很好地防(fáng)爆和防水,但是(shì)節流型流量計(jì)的抗電磁幹擾(rǎo)、射頻幹擾能力(li)明顯優于轉子(zǐ)流量計。故從環(huan)境因素⭐上看,選(xuǎn)用節流型流‼️量(liang)計比較合适。

2.3安(ān)裝條件的比較(jiao)
　　節流型流量計(jì)的公稱直徑範(fan)圍最廣，可以從(cóng)50~1200mm,且對上下遊直(zhi)管段長度要求(qiu)較小;轉子流量(liang)計雖然可以測(cè)量小流量流體(tǐ)的流量，但是可(ke)測量範圍最小(xiao)，且傳感器安裝(zhuāng)方位隻能是垂(chui)直由下向上;渦(wo)街流量計測量(liàng)範圍适中,但其(qí)不能測雙向流(liú)。
2.4儀表性能方面(miàn)的比較
　　渦街流(liú)量計結構簡單(dan),适用的流體種(zhǒng)類多,與節流型(xing)、轉子👌式比較具(jù)有較高的精度(dù),但是其不适用(yòng)于低雷諾數🥵測(cè)量,在高黏度、低(dī)流速、小口徑情(qing)況下使用受到(dao)限制; 轉子流量(liang)計 可用于小口(kou)徑和低流速,多(duō)用于現場指示(shì),但 玻璃轉子流(liú)量計 容易碎,且(qie)不能在高溫高(gao)壓下工作,大流(liu)量儀表結♊構笨(bèn)重,當使用爐體(ti)和出廠标定不(bú)--緻時需要重新(xīn)🎯進行流量示值(zhí)标定;節流⭐型流(liú)量計中的标準(zhǔn)孔闆🐆使用廣泛(fan),結構易于複制(zhi),簡單牢固,穩定(ding)性好,使用壽命(ming)長,并且價格低(di)廉。節流型😍流量(liàng)計性能優越,液(ye)🌍體、氣體蒸汽皆(jiē)可測量,便于形(xing)成專業化規模(mo)生産,标準節流(liu)裝置無需實際(ji)校準即可使用(yòng)。
　　綜上所述，節流(liu)型流量計由于(yu)性能優越價格(ge)适中、安裝和🌈使(shi)用📞方便,故實際(ji)應用廣泛。
3幾種(zhong)節流型流量計(ji)的應用選型
　　節(jiē)流型流量計的(de)節流裝置有孔(kǒng)闆、噴嘴、文丘裏(li)管等⭐,根據💘取壓(ya)方式，安裝的管(guǎn)道條件,測量的(de)流體性質等可(ke)以選用不同的(de)節流裝置。企業(ye)主要能源消耗(hào)的水、風、燃氣、蒸(zheng)汽、氧等流體的(de)計量,如天然氣(qi)、水或企業自産(chan)能源總量等,盡(jin)量💔選用标準節(jiē)流裝置🤟,因标準(zhǔn)節流裝置有國(guó)際和國家标準(zhǔn)🍉作支撐。
3.1孔闆流(liu)量計
　　孔闆結構(gòu)簡單,易于批量(liang)生産,節省材料(liào),價格低廉,是實(shi)際應用中的首(shǒu)選類型,在測量(liàng)大流量高溫蒸(zhēng)汽或者混合液(ye)🌈體時✂️具有比較(jiào)大的優勢。但是(shì)壓力損失大,且(qie)不适用于測量(liàng)含顆粒纖維漿(jiāng)或腐蝕性✊流體(ti)。
　　我國常選用孔(kǒng)闆作爲測量給(gěi)水、中低壓蒸汽(qi)流量的節流🍉件(jian)。在被測流體爲(wèi)髒污介質時推(tuī)薦使用圓缺孔(kong)闆和偏心孔闆(pǎn),如對焦爐煤氣(qì)、高爐煤氣、濕氣(qi)體的測量。孔闆(pǎn)流量計亦在天(tiān)然氣流量測量(liang)和高溫蒸汽測(cè)量等領域被視(shi)爲主力儀表之(zhi)一,占有不可替(ti)代的地位。
3.2噴嘴(zuǐ)流量計
　　噴嘴是(shi)廊形節流裝置(zhi),無尖銳的棱角(jiǎo),耐高流速沖擊(ji)與磨損,流量特(tè)性長期穩定，因(yīn)此比容易邊緣(yuán)鈍化的💯孔闆流(liú)量計檢🈲定周期(qi)長。噴嘴節流裝(zhuang)置适用👈于腐蝕(shí)性流體或高速(su)流體,對于髒污(wu)😘流體也有比較(jiào)長的壽命。與孔(kǒng)闆相比,噴嘴的(de)加工成⛷️本高,所(suǒ)需🔅直管段比孔(kong)🏃闆短,而成本又(you)比文丘裏⛱️管低(di)。當被測量流體(tǐ)爲高📧壓蒸汽時(shí),常選用噴嘴作(zuò)爲節流🌐裝置。
　　噴(pen)嘴流量計曾被(bèi)廣泛的使用在(zai)真空行業中。但(dàn)在實👄際🥵應用中(zhong),應盡量避免在(zài)小于3kPa壓力的情(qing)況下使用,因爲(wei)此時氣流的💃🏻均(jun1)勻和穩定性變(biàn)差,将對測量☀️産(chan)生較大的偏‼️差(chà)。噴嘴流量計結(jié)構牢🈲固,檢定周(zhōu)期⛷️長,維護量少(shao),從而減少了運(yun)行成本。因此近(jìn)年來,業☀️内更提(tí)出使用一體化(hua)定⛹🏻‍♀️值噴嘴流量(liàng)計對天然氣流(liu)量進行檢㊙️測🚩。
3.3文(wén)丘裏管流量計(ji)
　　文丘裏管結構(gòu)複雜,加工困難(nan),比孔闆和噴嘴(zui)浪費材料,因此(cǐ)造價高。在同樣(yàng)差壓下,經典文(wen)丘裏管比🐇孔闆(pǎn)和噴嘴的壓力(lì)損失要小很多(duō)，且對上下遊直(zhí)管段要求小,比(bǐ)較适合于低壓(ya)⭐損和狹小地段(duàn)的中大流量測(ce)量。在測量中要(yào)求低💋壓損時,可(kě)以選用文丘.裏(li)管或者文丘裏(lǐ)噴嘴。
3.4德爾塔巴(bā)流量計
　　德爾塔(ta)巴屬于差壓式(shi)流量計,插人式(shi)工作方式是一(yī)種精度☂️高、量程(cheng)比大、壓損小的(de)勻速流量探頭(tou)，可用于氣體、液(ye)體、蒸汽的流量(liang)測量。德爾塔巴(bā)具有使❗用壽命(mìng)🎯長、長期運行費(fei)用低、安裝費用(yòng)低廉.不易.磨損(sǔn)、受油脂的影響(xiang)小等特點,可💛以(yi)在不停産的情(qing)況下進行安裝(zhuāng)、拆卸和檢修,特(tè)别适用于無法(fǎ)停産安🌂裝的測(ce)點或介質很髒(zang)需定期檢修的(de)測點，在各冶煉(liàn)廠熔煉爐氧氣(qi)流量檢測中得(de)到了廣泛應用(yong)。
4德爾塔巴流量(liang)計的工作原理(li)及計算方法
4.1結(jié)構
　　德爾塔巴流(liu)量計由德爾塔(ta)巴節流裝置、安(an)裝支架、 溫度傳(chuán)感器 ， 壓力變送(song)器 、 差壓變送器(qì) 組成。其中差壓(yā)探頭是關鍵部(bù)件,決定着流量(liang)檢測精度。如🙇🏻圖(tú)1所示,德爾塔巴(ba)節流裝置爲獨(du)特的對稱曲面(mian)設計,可以進行(háng)雙向測量。德爾(ěr)塔巴探頭長度(dù)爲流體管道内(nèi)徑,兩側分布不(bú)均勻8mm取壓孔。面(miàn)向流體進人的(de)曲面上的取壓(yā)孔爲高壓取壓(yā)孔,另一面的爲(wei)低壓取壓孔。德(dé)爾塔巴低壓取(qu)壓孔在傳感器(qì)❗側後兩邊,在傳(chuán)感器與被測流(liu)體分開前避免(miǎn)了低壓取壓孔(kǒng)被堵塞和受到(dào)渦流的影響。德(dé)爾塔巴傳感器(qi)表面粗糙處理(lǐ),使流體流速變(bian)化大💋時仍能使(shǐ)流體在傳感器(qi)表面保持紊流(liu)狀态,使德爾塔(tǎ)巴可以穩定地(dì)測得被測流體(tǐ)低流速時的流(liu)量。

4.2工作原理
　　德(de)爾塔巴流量計(ji)用差壓式工作(zuo)原理進行流量(liang)檢測,将一定直(zhí)徑的測量管插(cha)入被測介質管(guan)道。流體流經測(cè)量管時,首先🔴經(jīng)過一個壓力大(dà)于管道靜壓的(de)高壓區域,流🌈體(ti)在高壓孔後的(de)加速段速度迅(xun)速增大，高壓⁉️區(qū)域的壓力上升(sheng),在經過高低🔞壓(yā)分界點☁️後,阻力(lì)消失,在測量管(guan)後部的低壓區(qū)域産生部分真(zhen)空,使測量管前(qian)後的壓力差增(zeng)大。德爾塔巴流(liú)量計利用高、低(di)壓區按科學計(ji)算有規🍓律的分(fèn)布在測量管兩(liang)側的取壓孔來(lái)檢測流體的差(cha)壓，得出由平均(jun1)流速産生的平(ping)均差壓,把這個(ge)差壓傳送給差(chà)壓變送器并進(jin)行分析計算。德(dé)爾塔巴采用🐪了(le)不均勻分布的(de)兩排取壓孔進(jin)行取🌈壓,避免了(le)單一取壓孔隻(zhi)能取得某一點(diǎn)流速而不是平(ping)均流速,這樣能(neng)更好地反映🚩被(bei)測管道的真實(shi)流量。
4.3計算方法(fa)
　　德爾塔巴的流(liú)量計算基本是(shì)按照ENISO5167-1标準中指(zhi)定的🌈方法計算(suan)。計算方法如下(xià):

式中:qm爲質量流(liu)量(kg/s);ζ爲探頭的阻(zu)斷系數;ε爲流體(tǐ)膨脹系數;d爲管(guǎn)道❗内徑(m);OP爲壓差(cha)(Pa);p爲工作狀态下(xià)介質密度(kg/m3)。
　　德爾(er)塔巴的阻斷系(xì)數ζ隻與探頭的(de)結構有關,與介(jie)質無關㊙️，可在每(mei)個探頭的計算(suan)書中找到。下标(biāo)爲B表示工作狀(zhuàng)态下，下标爲D表(biao)示設計時的狀(zhuàng)态。
　　由于德爾塔(tǎ)巴引起的壓力(li)損失極小，所以(yǐ)膨脹系數ε非常(cháng)🏃接✂️近于1,但在計(jì)算時ε是-一個常(cháng)數,在被測量⁉️介(jiè)質爲可壓縮介(jiè)質💚比如氧氣時(shi)，要按當前工作(zuo)狀🏃🏻态下的可膨(péng)脹系數計📐算。一(yi)般💁可按照最大(dà)流量的2/3時的可(kě)膨脹系數計算(suàn):

式中:εp可在計算(suàn)書中查找。
　　流量(liàng)計算的精确度(dù)受管道内徑的(de)影響大,需要精(jīng)确确定管道内(nei)徑的取值。管道(dào)内徑受材料和(hé)溫度影響與設(she)計尺寸發生偏(piān)離,需要在線計(ji)算管道内徑:

式(shì)中:a表示管道材(cái)料的縱向膨脹(zhang)系數。
　　工作情況(kuàng)下介質的密度(du)與當時的溫度(dù)、壓力和介質的(de)👣性質🌈有關。若設(she)計狀态與工作(zuò)狀态相近時,也(yě)可按照以下公(gong)式計🙇🏻算:

5德爾塔(tǎ)巴流量計在浮(fú)選作業空氣流(liu)量檢測中的應(ying)用💜
5.1應用條件
　　某(mou)選礦廠浮選作(zuò)業設有7組壓縮(suo)空氣支管,用于(yu)浮選槽的充氣(qi)。全部選用德爾(ěr)塔巴流量計進(jin)行流量🛀🏻檢測,并(bing)通👌過氣動單座(zuò)調節閥對壓縮(suo)空氣流量進行(háng)控制,壓縮空氣(qì)從浮選槽底部(bù)噴出,形成浮選(xuǎn)槽泡沫,壓縮空(kōng)氣流量👣是否合(he)理🏒直接關系到(dao)浮選槽✨的生産(chan)指标。壓縮空氣(qi)管徑爲DN50,工作狀(zhuang)态下氣體溫度(du)約爲40℃,壓力♉爲0.6MPa。德(de)爾塔巴流量計(jì)的檢測信号輸(shū)人PLC控制系統,進(jìn)行流量的計算(suàn)、累計和控制。
5.2德(de)爾塔巴流量計(jì)的組成及選型(xíng)
1)德爾塔巴檢測(ce)件
　　德爾塔巴的(de)檢測件爲德爾(er)塔巴探頭,探頭(tou)由探頭套管和(he)探頭本體組成(chéng)。探頭套管即探(tàn)頭支架,是與管(guǎn)道焊接的部件(jiàn)，探頭本體安裝(zhuang)在管道内部，可(ke)以✉️單/雙面支撐(cheng)。本體與套管用(yong)法蘭或焊接的(de)方式連接。某選(xuan)礦廠浮選作業(yè)7組壓縮空氣支(zhī)管流量檢測采(cǎi)用的德爾塔巴(ba)檢測件❗,型号爲(wei)HLVD25,量程0~2000N·m3/h,工作溫度(dù)40C,工作壓力0.6MPa,量程(chéng)比大于30:1,探頭材(cái)料🧑🏽‍🤝‍🧑🏻爲316L不鏽鋼。在(zai)此📐應用條件下(xià),德爾塔巴㊙️檢測(cè)件形成的差壓(ya)範圍大約爲0~1.3kPa。德(dé)爾塔巴檢測件(jiàn)後帶 三閥組 ,可(kě)以直接安裝差(chà)壓變送器。
2)差壓(yā)變送器
　　差壓變(biàn)送器作爲德爾(ěr)塔巴檢測件的(de)差壓檢測。選用(yong)的差壓變☂️送器(qi)型号爲7MF4433-1FA02-2AB6-ZA01+Y01,量程0~2.kPa,二(èr)線制,電源24VDC,帶表(biǎo)頭🏃🏻‍♂️,精度🍓0.5級,輸出(chū)4~20mA信号到PLC進行處(chu)理。
3)溫度傳感器(qì)
　　溫度傳感器用(yòng)于壓縮空氣溫(wen)度的檢測,在總(zong)管上⭐設🏃🏻‍♂️置一🆚個(gè)溫度傳感器即(jí)可。溫度傳感器(qì)爲 Pt100 熱電阻 ，型号(hào)爲WZP-230/LXl=300x150/36/,304套管,M27x2螺紋。熱(rè)電阻信号通過(guò)三線制方式接(jiē)入PLC。
4)壓力變送器(qi)
　　壓力變送器作(zuò)爲管道壓力的(de)檢測。壓力變送(sòng)器型号爲7MF4033-1DA01-2AB6-ZA01+Y01,量程(chéng)0~1.0MPa,二線制,輸出4~20mA,電(dian)源24VDC,帶表頭,管道(dào)壓力通過導壓(yā)💰管經截止閥引(yin)到壓力變送器(qì)。
5.3現場安裝
　　德爾(er)塔巴探頭安裝(zhuang)示意圖如圖2所(suǒ)示。德爾塔巴探(tàn)頭必須🍓根據👄管(guǎn)道尺寸選型,确(què)保檢測杆的尺(chi)寸必須與✂️管道(dao)直徑☂️一緻。爲了(le)使德爾塔巴探(tan)頭更有效地工(gong)作,現場安裝時(shi)需要注意以下(xià)幾個細節:1)在探(tan)頭上标有流體(tǐ)流向📱和差壓極(jí)性的标牌，安裝(zhuang)時确認探頭極(ji)性;2)必須保證探(tan)頭的高壓側與(yu)變送器的正極(jí)連接,低壓側與(yu)變送器的負極(ji)連接;3)将差👨‍❤️‍👨壓變(biàn)送器按照🐆手冊(ce)進㊙️行線路連接(jiē)。
　　　由于被測介質(zhi)是壓縮空氣,差(cha)壓信号通過氣(qì)體介質傳遞到(dao)☎️差壓變送器,所(suo)以安裝差壓變(bian)送器時應盡量(liang)📐由.上往下插入(ru)，或者傾斜3%,使冷(leng)凝水能順利返(fan)回管道中。現場(chang)安裝時,三閥組(zu)㊙️和差壓變送器(qì)的位置必須高(gāo)于探頭差壓輸(shū)出端口,否則将(jiāng)影響測量♊效果(guo)。

6結束語
　　以節流(liu)裝置爲檢測元(yuán)件的節流型流(liu)量計是曆史♻️悠(yōu)🈲久,理論底🚩蘊深(shen)厚,實踐經驗豐(fēng)富,應用成熟,性(xing)價比很高的一(yī)-類流量計,目前(qian)節流型流量計(ji)的種類有上百(bǎi)種,應用選型時(shí)需要根據實際(jì)工藝要求綜合(hé)考慮。與渦街流(liu)量💋計比較,該文(wén)選擇德爾塔巴(bā)節👣流型流量計(jì)檢測壓縮空氣(qi)流量,可節😍省大(dà)約2/3的投資,并且(qiě)檢測精🈲度達到(dào)1.5%左右，與💃新的渦(wo)街流量計精度(du)(1%~2%)相當，而對于大(da)型管道🏃(DN200以上)的(de)流量檢測,選擇(ze)德爾塔巴流量(liang)計的經濟性更(gèng)加顯著。

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