“气体流量计选型应用”

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1、气体流量计选型应用王曙华庄武沈寒宵中国新型建筑材料工业杭州设计研究院杭州市310003摘要检测仪表的合理选型正确使用不仅是工艺生产的需要，也是节能降耗的需要。本文仅对玻璃生产线常见的气体流量计的选型与应用进行一些探讨。关键词合理选型正确使用节能降耗多孔平衡流量计玻璃生产线（含全氧燃烧、富氧燃烧、特种玻璃、深加工玻璃线等）常有些气体介质的流量需要测量，如助燃风、调温风等冷却风、压缩空气、惰性气、氮气、氢气、氧气、天然气、液化气、蒸汽等。以最常见的风流量计的选型应用为例，按时期先后大致如下：节流差压式流量计（标准节

2、流孔板、文丘里管等），涡街流量计，差压式流量计（均速管流量计），热式质量流量计，节流差压式流量计（弯管流量计），节流差压式流量计（多孔孔板平衡流量计）等。几种流量计各有优缺点，下面对它们进行一些分析探讨，以期合理选型正确使用。1.标准节流差压式流量计标准节流孔板及文丘里管等典型的节流差压式流量计，是传统最常见的流量计。基于流体连续性原理和流体力学能量守衡原理，遵从伯努利定律。标准节流式流量计的基本公式为：质量流量：M=αεAd(2ρ△P)1/2体积流量：Q=M/ρ=αεAd(2△P/ρ)1/2α----流量系数

3、，ε----流束膨胀系数，Ad----工作状态下节流件开孔面积，ρ----节流件上游侧取压处流体密度，标准节流件上、下游侧规定的取压孔位置上所测得的静压力之差。以孔板流量计为例，推导得其应用公式为：Q=0.01252αεktd2(△P/ρ)1/2当孔板流量系数α、流束膨胀系数ε、管道与孔板材料热膨胀校正系数kt、流体密度ρ及孔板节流孔径d近似视为常数C时，流体流量Q与孔板前、后的压力差△P的平方根成正比，公式简化为：Q=C△P-2孔板流量计优点是经典成熟，一次测量元件构造较简单，便于制造加工。缺点是压力损失大，

4、差压信号较小，量程比小，一般为3：1，要求直管段长，需要占用较长的工艺管路，无法在线拆装检修，检测件和管路安装较麻烦，需另外配套差压变送器，大口径管路流量测量时，无论是性/价比还是安装方面考虑均不可取。当流体实际工况（密度、成分、压力、温度等）较多地偏离设计计算参数时，将引入很大的测量误差；当孔板前、后的直管段长度不满足规定要求时也会导致较大的测量误差（为了保证标称的测量精度，近年的新标准对直管段长度有加长的趋势），孔板加工精度、变形、节流孔入口边缘磨损变钝等也影响测量精度。此外，安装使用不当，也会附加测量误差

5、。比如孔板中心与管道中心不同心，管道内表面不光洁，管道变形或内径偏离设计计算取值，上、下游取压管不一致（高度、阻力、受热等），取压管路、接头、阀门泄漏或堵塞，配套差压变送器误差等。标准孔板或文丘里管流量计在浮法玻璃生产线上有一些应用，但由于压力损大，不利于节能降耗，工艺管路又往往较难获得测量所需的足够长的直管段，不能在线拆装检修，加上要配套取压管路和差压变送器，安装相对较麻烦，压力、温度变动较大时若不采取自动补偿则误差很大，故后来采用得较少。对于大口径低压力风管流量测量更不宜采用。从节能降耗的角度考虑，建议尽量

6、少选用标准节流孔板等流量计，改而选用压力损失小的其它新型流量计。2.涡街流量计涡街流量计（旋涡流量计）属流体振动流量计，基于Karman卡门涡街效应原理。流体在非流线型阻挡物（旋涡发生体）后的两侧会产生两列交错排列的旋涡。旋涡分离的频率f与阻挡物侧面的流速V成正比，与阻挡物的迎流面宽度d成反比，遵从下列公式：f=StV/d其中St为Strouhal斯特劳哈尔数，雷诺数在一定区段范围内St是常数。由压电元件测得频率f，便可测得工况流速V，管道有效截面积A已知，进而可获得流体流量。其测量是基于漩涡频率，因而不存在零

7、点和量程的漂移问题；输出与工况流量成正比，不受流体密度、成分、压力、温度等影响，但若转换为标况流量，则也要进行压力、温度修正。已有一体化涡街质量流量计。插入式涡街流量计无须占用工艺管段。安装简单，维护使用方便，无堵塞之虑。国内外在不少场合用涡街流量计取代传统孔板、涡轮等流量计。涡街流量计量程比一般为10：1，优于孔板等差压式流量计，但不及热式流量计。其测量下限值取决于漩涡是否能产生（流体粘度是主内因）和漩涡强度是否足够（流体密度是主内因）。一般不适用于低流速流体，有时不得不将工艺管道缩管，以提高流速。双发生体的

8、涡街流量计可以测量雷诺数较低的流体。涡街流量计要求的直管段长，不适合低流速测量，怕振动。在直管段足够长、流速足够大、无较大振动的场合可选用。直管段足够长时，最好采用平均流速点法，插入深L=0.121D，测量精度几乎不受雷诺数变化的影响；直管段较短时，一般采用中心最大流速点法，插入深L=0.5D。在浮法玻璃生产线上，影响其被选用的主要是现场没有测量所需的足够长的直管段，环境振动和测量下限