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靶式流量计的原理及在海洋平台中的应用

来源:上海上仪股份公司作者:上海上仪股份公司网址:http://dancingangelshk.com

摘要:海洋平台上有各式各样的介质和工况,上海上仪股份公司按照各种不同的工况选择适合于此种工况的流量计是设计人员的职责之一,简要介绍靶式流量计的测量原理,上海上仪股份公司在海洋平台上的选型和使用注意事项等。


1 概述

流量作为海洋平台上测量和控制流体的一项重要参数,它是关系到生产过程的质量和安全的重要环节。流量计测量按照介质的类别分为多相和单相,按照测量方式分为体积流量计、质量流量计,体积流量计又分为容积式、差压式、速度式流量计;靶式流量计主要用于解决高黏度、低雷诺数流体的流量测量,采用了电容传感器作为测量单位,同时通过数字智能处理技术进行测量的计量仪表。


2 靶式流量计的原理

靶式流量计测量在管线中心安装靶,通过流体穿过时对靶面的冲击,通过力矩转换将靶面的作用力转化成流体流量,并通过电流信号进行记录,从而形成流量。当流体在测量管中流动时,因动能与靶面产生压差,而相应作用力,使靶面产生微量的位移,其作用力与介质流速的平方成正比,靶面所受的作用力经靶杆传递,作用到传感器,导致内部电桥平衡被打破,产生对应的电压信号,通过传感器显示。


靶式流量计采用了与传统流量计不同的结构,介质流动时,流动质点冲击在靶上,靶的受力作用在靶杆上,使之产生微小的位移(2~3mm ),靶的受力经不绣钢杆传递给压敏电阻应变片,经应变片电桥把力转换成与流速的平方成正比关系的电信号,公式如下:F=QA pV/2g式中:F为靶面所受的作用力;Q为阻尼系数;A为靶面面积;p为流体密度;V/2g为特征流速;


3 靶式流量计的特点

3.1 靶式流量计优点

靶式流量计对于介质的要求很低,可以测量高黏度的流体,也可测量易结晶、易凝结和带悬浮颗粒的流体,此外也可测量非导电流体、气体、蒸汽等。靶式流量计结构简单,无可动部件,插入式结构,拆卸方便,不容易堵塞,便于维修。灵敏度高,采用高灵敏度电阻应变电桥,直接测量流体的流动。可用于大口径、大流量的测量,根据实际需要更换阻流件(靶片)而改变流量范围。


3.2 靶式流量计缺点

压力损失大,由于靶式流量计中阻力靶和连接杆的存在,会存在一定的压力损失。测量精度受介质雷诺系数的影响大,在低雷诺系数的情况下,精确度收到影响,测量误差很大,在测量液体介质时,必须保证其雷诺系数大于1000,精度能够达到0.5%FS .安装时候要求靶面的圆心与管线的中心重合,一旦有所偏离,将会影响流量计的精度。安装有直管段要求,前10D后5D是靶式流量计非常低要求.


4 靶式流量计的选型计算


靶式流量计的选型须经计算,把实际流量转换成等量标准水的流量,然后按照选型表选择合适的尺寸及型.


其中:GPM=标准水流量(加仑/min)

GPM1=实测液体介质满量程流量(加仑/min)

SCFM=实测气体介质标态满量程流量(立方英尺/min)

ACFM=实测气体介质工矿满量程流量(立方英尺/min)

S=液体比重;Sg=气体比重

pph=蒸汽满量程流量(磅/h)

P’=操作压力(PSIG)+14.696 T=操作温度(F)+459.67

Vg=1/蒸汽密度(ft3/Ibs)

如被测介质为液体,必须保证其雷诺系数大于1000,

雷诺系数计算公式如下:

Re=雷诺系数

d=管内径(英寸) V=运动黏度(cSt)

标准条件:P=14.696Pisa T=60F(519.67R)

空气=0.0764Ibs/ft3 水=62.374 Ibs/ft3

根据上述公式计算出等量的水流量后根据选型表格选择相应管径。


5 安装注意事项

靶式流量计的安装形式和差压式相同,可以在水平或者竖直管道上安装,当流体中含有固态物质时,只能安装在水平的管道上,为消除重力作用与靶面产生的误差,垂直安装时介质的流向应从下向上。


安装时,应使靶心和管线的中心同心,可以消除测量精度带来的误差,提高精度。插入式靶式流量计插入长度计算公式:法兰面到中心高度=接管高度+管外壁直径/2,按照此工时计算出厂家需要制作的插入杆的长度。不允许直接在流量计测量管前后端安装阀门、弯头等极大改变流体流态的部件;如果需要在流量计前后管道上安装阀门、弯头等部件也应尽量保证前后直管段长度。


6 结束语

在实际应用过程中,需要针对于特定的工况,找出并使用对该工况非常适宜的流量计,以满足工程的需要。因此在流量计的选型时应该科学、合理、经济从不同角度选择适合的流量计。靶式流量计有优点也有缺点,在大管径的应用上也有相当大的价格优势,上海上仪股份公司而且相对于阻流式的流量计,压损也是很低。