内文丘里管流量计在煤气计量中的应用

　　1　引　　言

　　燃气计量是计量和节能工作中十分重要的工具。大化集团煤气二期工程投产后,向煤气公司供应煤气,原采用了涡街流量计,由于煤气公司用气量的大小取决于居民用气,用量随时改变,且生产的波动流量也发生变化。涡街流量计对流速要求较严格,必须保证6 m/s以上,低于6 m/s时仪表的准确度无法确定,或者不指示流量,给工厂造成不少的经济损失。针对以上情况,经过多方考察,我们采用了内文丘里管流量计,对外供煤气计量进行改造,使用效果很好,计量准确。

　　2　内文丘里管结构与测量原理

　　内文丘里管流量计属于差压式流量计,但不同于孔板、喷嘴和传统文丘里管,它是由圆形测量管1和置于测量管内的特型芯体所构成(见图1、图2)。

　　内文丘里管与经典文丘里管等差压式流量仪表的测量原理完全相同,都是以伯努利方程(1)和流动连续性方程(2)为基础。

　　又因为对于内文丘里管有:

　　由式(1~6)可推导出:

　　式中:Q—体积流量;M—质量流量;C—流出系数;β—节流比;ε—可膨胀系数;ΔP—差压;ρ—流体密度。

　　3　内文丘里管计量性能分析

　　(1)圆锥收缩段具有流动调整功能。流体在文丘里管腔内向前流动的过程中,随着过流截面的逐渐缩小,不但流速逐渐增大,压力逐渐降低,而且使靠近管壁流动具有速度较低的流体同接近管轴流动具有较高的流体形成“混流”。这样就使得在流入腔内之前的非对称的速度分布得以“纠偏”,并使原来的速度分布梯度愈来愈小,从而在节流件喉部得到差压式仪表所需要的均匀速度分布。上述的流动调整作用,内文丘里管与经典文丘管相似,但其调整力度更大,均流效果更好。这是由于,流体流经经典文丘里管,收缩时形成流体自管壁向管轴推压,而流体流经内文丘里管,在收缩段形成自管轴向四周管壁推压,强迫分流。因此,无论是对速度分布梯度的拉平作用,还是对非轴对称流的“纠偏”作用,内文丘里管都要强于经典文丘里管。正是这种有效的流动调整功能,才使得内文丘里管的流出系数对雷诺数Re和节流比β的变化越发的“钝化”。

　　(2)由内文丘里管的结构形式可知,流体的节流过程是渐变完成的,无骤然的收缩与扩散,且节流部位无孔板(在入口处)、喷嘴(在出口处)那样的锐边,过流通道畅通无阻,所以它的流出系数稳定,压力损失小,抗介质污染能力强。

　　(3)内文丘里管靠内置芯体沿轴向几何廓形的变化与测量管内圆的结合来实现对流体的节流。芯体几何尺寸和公差可以严格地控制,是高测量精度的重要保障;可采用不同材质制造,是适应各种测量条件的主要原因。