大量程比的流量测量方案

    0　引　言

    在工业生产过程中,一些物料流量的计量范围很宽,例如,天然气贸易结算、蒸汽流量结算等,最大流量与最小流量之比可达几十比一,甚至高达400∶1等,采用一般的流量计无法实现计量。为此,需要研究大量程比的流量测量方案。

    1　设计原则

    根据应用要求,大量程比流量测量需满足:高精度、经济性、易操作性、标准化。根据节流装置的一般计算公式,有

    因此,可从下列三方面考虑设计大量程比流量测量方案。

    a)经济性。采用三根并行管道分别测量小、中和大流量。为降低成本,采用同一变送器进行不同管道的流量测量。例如,当管道直径是原管道直径的2.5倍,采用同一变送器和差压值,由于被测流体特性没有变化,因此,可测量的流体最大流量是原管道最大流量的6.25倍。

    b)高精度。为提高精度,可假设对每根管道的流量测量范围定为6∶1~7∶1。

    c)标准化。为提高精度,管道直径的标准按国家标准系列。

    2　测量方案

    采用大量程比蒸汽流量测量方案如图1所示。根据被测流体(气体、蒸汽或液体)的特性,根部取压位置可确定在管道水平、上方或下方。

    a)管道管径的配对见表1所列,三根管道管径配对见表2所列。

    　例如,采用DN=15~100的配对方案,流速比约2.6∶1,则最大流量与最小流量之比可达160左右。如果流速比达6∶1,而A+K平衡流量计本身量程比可达10∶1,故总的最大流量与最小流量之比可达400∶1。

    b)实施方案。采用该公司A+K平衡流量计的节流装置对流量进行测量。选用一台差压变送器,实施方案如图1所示。

    切断阀组可选用电磁阀或电动阀,也可选用电磁阀和气动O型切断阀组合,安全应用场合选用隔爆电磁阀和气动切断阀。

    可采用PLC或DCS实现量程的切换,部分实施方案的PLC程序如图2所示。

    其中,q_m小和q_m中分别是小管道和中管道的最大流量,q_m是被测流量。初始操作时,切换在小管道位置,显示小管道流量。当q_m大于95%q_m小时,切换到中管道,显示中管道的流量。如果q_m小于5%q_m中时,切换到小管道,显示小管道的流量。当q_m大于95%q_m中时,切换到大管道,显示大管道的流量。

    3　结束语

    对小流量测量的双变送器测量方案是采用两个不同量程的变送器,连接到同一管道,当小流量时用小量程变送器,大流量时用大量程变送器,这种测量方案可克服小流量时因变送器环节的增益剧增,造成微小差压变化时,流量有很大变化的弊端,因此,该测量方案在小流量时用小量程变送器测量,能够提高流量测量的精度。通常可将切换流量值设置在满量程的30%。但其没有从根本上解决小雷诺数造成的流出系数非线性问题。