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焦爐煤氣流量計結構

(1)概述

①特點

焦爐煤氣流量計用于低雷諾數、高黏度流體及含適量固體顆粒漿液的流量測量。焦爐煤氣流量計是根據力平衡原理工作的流量計。

焦爐煤氣流量計具有下列特點。

成本低，結構簡單。容易安裝，維護方便。可實現干標(稱重法)。

高可靠性和高精度。精度可達0.2%。

不需要取壓口導壓，不易堵塞。壓損低，約為標準孔板的一半。直管段長度較短。與標準孔板比較，上游直管段長度為5D~10D。

流體適用性強。可用于蒸汽、液體和氣體的流量測量。特別是含適量固體顆粒漿液的流量測量。

測量范圍寬，范圍度為4:1~15:1,適用于大范圍的溫度和壓力工況條件下測量流體流量。工作壓力可達42MPa,溫度高達500℃。

適用低雷諾數流體流量測量。雷諾數下限為1000，流速0.08m/s。

②分類

按應用的溫度可分為高溫型(80~500℃)、常溫型(-30~70℃)和低溫型(-40~-200℃)。按靶形狀可分為圓盤形、圓錐形、球形和半球形。按轉換器功能可分為應變片型、電容力感應型等。按安裝方式分為管道式和插入式等。按輸出方式分為脈沖輸出、模擬量輸出和數字通信輸出等類型。

(2)焦爐煤氣流量計結構

①結構

    焦爐煤氣流量計由測量管、受力元件(靶板)、力感應元件、溫度壓力傳感器、傳遞機構和顯示機構等組成。

a.測量管。經特殊加工且符合特定技術要求的一段管段，在其上可安裝測量流量的元件或裝置。

b.靶板。安裝在測量管，用于測量流體流量的檢測元件，簡稱為靶。

c.力感應元件。將靶上所受的力轉換為其他可檢側電信號的元件。

d.溫度壓力傳感器。用于進行補償的，檢測流體溫度和壓力的傳感器。

e.傳遞機構和顯示機構，信號傳遞和輸出顯示的裝置。

②檢測部件結構圖

  焦爐煤氣流量計的檢測部件由安裝在測量管內的靶板和連接桿、密封膜片組成。如圖所示。靶板受到流體流動的沖擊力發生微小位移。該沖擊力和在靶板兩側的差壓產生的不平衡力一起作用在靶板。

焦爐煤氣流量計測量原理

(1)測量原理

①受力分析

流體對靶的作用力由下列各分力組成。

流體對靶的沖擊力和流體在流過靶板后分離，在靶兩側產生差壓所形成的作用力F。

流量流過靶與管道內壁之間的環形截面時，對靶周形成的粘滯摩擦力。

  其中，前者遠大于后者，因此，可只考慮F的影響。

  通常，流速低時，流體繞過靶板，在流體邊緣層發生分離，不產生旋渦，對流體的主要阻力來自流體摩擦，其大小與雷諾數有關。隨著流速增加，邊界層開始分離，并在靶后產生旋渦，流體阻力從摩擦阻力轉變為壓差阻力，其大小與流速平方成正比。其阻力系數不隨雷諾數增加而變化。

②計算公式

在恒定截面直管段中設置一個與流束方向相垂直的靶板，流體沿靶板周圍通過時，靶板受到作用力F，其大小與流體的動能和靶板面積A成正比.可表示為:

式中，α是流量系數;γ是流體可膨脹系數;D是測量管內徑，m; d是靶徑，m; ρ是流體密度，kg/m3; F是靶受到的力，N ; qv是流體體積流量，m3/s。

(2)主要系數

①界限雷諾數

 與節流裝置類似，當流體雷諾數大于某一雷諾數時，焦爐煤氣流量計的流量系數趨于恒定，稱該雷諾數為界限雷諾數。界限雷諾數與靶幾何尺寸、管道內徑、被測流體特性等有關。

實驗表明，焦爐煤氣流量計的界限雷諾數比標準節流裝置的界限雷諾數要低得多。因此，焦爐煤氣流量計可適用于低雷諾數流體的流量測量。

通常，管道內徑越小，界限雷諾數越小。下表是電動焦爐煤氣流量計部分界限雷諾數與流量系數。

②流量系數

大量實驗提供的數據表明，焦爐煤氣流量計流量系數的基本數據在0.62~0.66之間。影響焦爐煤氣流量計流量系數的因素分析如下。

靶的幾何形狀。不同形狀的靶對流體的流阻不同，造成流量系數不同。實驗表明，球靶對流量系數的影響，半球靶次之，平板靶最小.

雷諾數。存在一個界限雷諾數，當流體雷諾數大于該值時，流量系數可基本恒定。

流通截面。焦爐煤氣流量計的流通截面是圓環面積.連接靶板的杠桿直徑和通過圓環的杠桿長度影響流通面積。流通截面面積的減小使流量系數增大。

靶徑和靶徑比。它們影響流通截面面積，也影響靶的受力。靶徑大，流量系數大;靶徑比(靶徑與管道內徑之比)大，流量系數減小。

靶板特性。與標準孔板類似，靶板入口銳度影響流量系數。因此，長期使用后流量系數會增大。此外，靶板的平直度等也影響流量系數。

直管段。焦爐煤氣流量計對上游直管段長度的要求比標準孔板的低，一般在5D-1OD。

安裝。靶板與管道的同心度、測量管內徑與管道內徑不一致等都會造成流量系數的改變。