环形通道流量仪表的数据评估与发展

　　1　流量仪表的发展背景

　　百年来,节流装置在流程工业所用流量仪表中,一直处于绝对的优势,近20、30年来,虽涌现了不少如电磁、超声等新型仪表,但要取代并非一朝一夕之事。况且,节流装置面对新的形势,也在不断改进中。环形通道节流装置的出现正成为业界关注的热点。

　　(1)新标准出了个难题

　　数年前,国际标准化组织ISO TC 30公布了节流装置新标准ISO5167—2003,并于2003年贯彻实施。新标准规定经典节流装置欲取得较高准确度还应加长前直管段长度,最大可达40D (D为内径)。在现代工业管径日益增大的情况,现场不可能满足这个要求;而在全球经济市场化的形势下,贸易计量核算又不允许降低准确度。严峻的形势迫切要求寻求一种对直管段要求较低又能保持较高准确度的节流装置。

　　(2)能源监测的要求

　　“节能减排”是我国“十一五”经济计划中的重要国策,为此,制定了国标GB17167。它要求用能达到一定水平的单位及设备都需用仪表进行监测。流量仪表监测了除电及固态煤以外的所有油、气能源及载能工质(水、蒸气),这类流量均应具有一定准确度而本身永久压损不宜太大。

　　(3)形势催生新型仪表

　　上述二个要求,迫切要求寻求一种新型流量仪表,其性能应为:直管段要求不长仍能维持较高精确度;永久压损小;重量/口径比(或体积/口径)不宜太大,价格不宜太贵等。在此背景下,近年来国内不少媒体、研讨会都推荐了美国McCROMETER公司1986年推出的内锥流量计(亦称V型内锥流量计[1]),在全国流量行业掀起了一股“内锥热”。在业内引起不少争议。内锥流量计是否如国外产品说明书所说的那么完美?不能盲目轻信,而应通过自己的科学试验,用测试数据给予公正的评价,优点要肯定,缺点也要指出,积极进行改进,只有做到了心中有数,才能逐步推广应用,而不能急于求成。令人欣喜的是国内近几年已有不少人对内锥流量计不是空谈,而进行了系统的测试(如天津大学);也有人提出了一些改进产品如槽道、梭式、内文丘里、文克锥等。

　　2　内锥式流量针

　　2·1　环形孔板的启发[2]

　　孔板作为经典节流装置的代表,成功应用于流程工业近百年,但由于它使流体被迫节流于主管道中心,急剧磨损孔板的上游边缘,从长期看其准确度并不理想,此外它还有要求前直管段太长、压损太大、不宜测脏污流体等缺点。优化改进工作一直在进行中。Howell于1939年就提出了环形孔板的设想,即置一圆板于中心,形成环形通道,令流体由中心收缩改为在管壁收缩。Bell (1957)、Berqelin (1962)相继对21组样机进行了测试,研究表明,环形孔板所形成的环形通道具有整流作用,对仪表上游的阻力件不敏感,在上游直管段不长的情况,仍能保持较高的测试准确度,但其压损较大,且边缘易磨损。上世纪80年代中期,美国McCROMETER公司,推出了内锥流量计,它不仅具有环形流量计对直管段要求不高仍能保持较高准确度的优点;还具有边缘不易磨损、可保持长期准确度以及脏污流体易被冲刷等优点,特别适用于测量如高炉、焦炉煤气等湿气体的流量。