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擴展孔板流量計使用范圍的可能性

來源:ABG儀表集團   2013年06月18日 16:44  

渦街流量計自問世以來, 之所以沒有得到廣泛使用, 主要是人們尚缺乏使用經驗, 擔心其可靠性和測量精度, 為此我們作以下比較。
1.1 量程比
渦街流量計與孔板流量計(以常用的PN4.0MPa的孔板流量計為例)的量程比見表1。
根據柏努利方程, 孔板流量計的流量q與差壓△p的關系可表示如下:

孔板壓降與流量的平方成正比, 若流量量程比為3:1, 差壓的量程比就要達到9:1, 一般的差壓變送器的量程比為8:1~ 10:1, 這就限制了孔板流量計的量程比不可能高。
通常進行孔板計算時, 小流量小于刻度流量的33% 即為合格, 即量程比≥3; 而渦街流量計的量程比大多都> 10, 可以在10%~ F.S 的范圍內任意區段工作, 也可以全量程工作, 大大提高了儀表選用的靈活性。
1.2 測量精度的比較
式(1) 表示的是假定溫度壓力都恒定時的流量, 如果溫度壓力變化, 流體的密度和粘度都會發生變化, 從而使測量的流量發生誤差; 同時, 孔板流
量計的精度還受同心度、管道粗糙度、前后直管段長度的影響。孔板計算中, 在以上因素均符合要求的條件下, 其不度>0.6% ; 實際上由于以上因素的影響, 其不度要大得多。例如流量系數為0.5 時, 若上游有兩個在同一平面內的90°彎頭, 則上游直管段應為20D , 若由于條件所限, 按10D長度安裝時, 則附加誤差為±0.5%, 并且管道的收縮和閥門均會產生附加誤差, 因而實際上的不度>2%。
系統誤差為變送器與孔板測量誤差的疊加, 例如采用一臺0.25% 精度的變速器測量差壓, 假定工作差壓在50% 處, 該處的不度為0.25%/0.5=0.5%, 系統誤差=孔板誤差+變送器誤差=2%+0.5%,即測量精度只能達到2.5%, 而且會隨著孔板磨損變形降低精度。而渦街流量計測液體
精度為0.75%, 測氣體精度為1%, 大大優于孔板流量計。
一般孔板流量計的可靠性和穩定性較高, 而國產的渦街流量計尚未達到令人滿意的程度, 但許多自國外購買的儀表, 其可靠性和穩定性均可與孔板
流量計相抗衡。
1.3 投資比較
a) 設備材料費: 一臺DN100的孔板流量計, 包括節流裝置、變送器、閥門、引壓配管材料和儀表箱等約1.5 萬元采用DN50或DN80的渦街流量計即
可測相同流量, 其進口價格約為2萬元左右, 一次性投資略高于孔板流量計。
b) 安裝費用: 孔板流量計的安裝費用約為渦街流量計的20倍。
c) 維護費用: 渦街流量計一次性安裝完畢后,除定期標定外, 基本上是免維護的。而孔板流量計則需經常更換材料、沖洗、排污、保溫伴熱和系統維護, 其維護費用累計起來是可觀的。
d) 運行費用: 孔板流量計用以測量可能凝結的介質時, 需進行保溫伴熱, 而渦街流量計則不需要。
以金山化工廠*裝置為例, 大部分介質在40℃就結晶, 在190個孔板流量計中有150 個需要長年伴熱到50℃以上, 每個伴熱點年平均需蒸汽10kg/
h, 每年工作6000h, 每噸蒸汽60元, 年伴熱費用為54萬元, 平均每點運行費用3600元/年。
普通伴熱回路用蒸汽約6kg/h, 每年按伴熱3000h 考慮, 耗汽18t , 費用1080元。
由以上比較可知, 采用進口渦街流量計, 一次投資略高于孔板流量計, 但從維護和長期運行費用考慮, 使用渦街流量計優于孔板流量計, 而且渦街
流量計的精度和量程比均優于后者, 其可靠性和穩定性與后者相當, 因此在一定程度上用渦街流量計取代孔板流量計是可能的。
2 擴展渦街流量計使用范圍的可行性
2.1 渦街流量計與孔板流量計的性能比較( 見表2)

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