差压式T型阿牛巴流量计的应用

    1　问题的提出

    利用差压原理进行流量测量是当今世界上使用最多,同时也是最可靠的流量测量系统之一。以孔板、喷嘴和文丘里管为代表的差压式流量计成功地应用于工业领域已愈百年,尤其是标准孔板的应用更有悠久的历史,它占据了目前世界上大约50%~55%的工业流量测量市场。

    孔板流量计具有简单可靠、加工方便等优点,但也存在着如下局限性。

    a)孔板入口边缘易磨损,测量精度降低,性能不稳定,需定期进行更换;

    b)对于脏污流、含湿气体及蒸汽的介质较敏感,易积垢造成取压孔堵塞,从而引起测量误差;

    c)量程比比较小,差压信号中的信噪比低,不可恢复压损大,安装、调试不方便;

    d)大口径管道应用中,失去了价格优势,维护成本高。

    由于孔板流量计存在着上述问题,一种新型的差压式均速管流量计———T型阿牛巴流量计在实际的应用中逐渐显露出它的优越性。

    2　阿牛巴流量计的发展

    阿牛巴流量计是基于伯努利能量守恒原理和皮托管测量原理而发展起来的差压式均速管流量计。它共经历了图1所示的3个发展阶段。

    最初的阿牛巴流量计的检测杆断面是圆形的,发现圆形阿牛巴流量计的流量系数K值在雷诺数Re<10⁵时基本不变,而在10⁶~10⁸之间时,K值增大且分散,分散度约为±10%。进一步研究表明,上述现象是由流体流过圆管时,分离点位置不固定造成的;当Re<10⁵时,分离点与管道中心的分离角为78°,当Re>10⁵时,分离角为130°;当Re在10⁵~10⁸之间时,分离角处于78°~130°之间不确定的位置上,如图2所示。由于阿牛巴流量计计算公式中流量与K值成正比,因而K值±10%的分散性将造成流量测量±10%的误差,而阿牛巴流量计K值分散性较大的这段雷诺数范围对应的流体流速正是大多数气体在管道中的正常流速值。

    第二代宝石Ⅰ型(菱形断面)阿牛巴流量计突出的优点是流体分离点的位置固定在菱形两侧尖锐的拐点上,从而解决了圆形阿牛巴流量计K值不稳定的问题,测量精度大大地提高了。

    当流体流经阿牛巴传感器边缘时会产生漩涡,这些漩涡导致了阿牛巴流量传感器的震动,产生脉动的噪声信号失真,从而影响测量的稳定性。第二代宝石Ⅱ型(改进型菱形断面)阿牛巴流量计解决了这个问题。

    无论是改进型菱形断面的阿牛巴流量计还是在圆形阿牛巴流量计基础上发展起来的椭圆形、扇形、子弹型、机翼型等多种均速管流量计虽然比圆形阿牛巴流量计有了很大的进步,但还存在着如下问题。