测管式流量计应用研究——不满足充分长直管段对流量测量影响的研究

　　在满足充分发展管流的条件下,基于皮托管原理而开发的FJPE型测管式流量计已在我国冶金行业大口径煤气、热风、烟道气等介质流量测量上取得了令人满意的应用成果,数百台测管式流量计应用情况表明,它具有防堵塞、自排水功能,在不断流的情况下可在线进行安装、拆卸和吹扫,连续运行稳定可靠,已发挥着不可或缺的作用。但是工业现场直管长度在很多情况下很难满足标准要求,特别是冶金行业,仪表前直管长度≤10D (一般为3D~8D)占有相当大比例,这给测量准确度带来较大影响。因此开展满足实际工艺管线条件(包括非充分发展管流)的大口径气体流量测量方法的研究是流量测量技术领域的一项重要课题。

　　插入式流量计由于其结构简单、重量轻、安装维护方便、压损小等优点,广泛用于大口径流量测量中。插入式流量计有两种类型,即点流速型(如插入式涡轮、插入式涡街、插入式超声等)插入式流量计及径流速计型(如均速管)插入式流量计,点流速型插入式流量计无一例外的都是通过测量管道截面一点的流速从而推算出管道内的流量,径流速计型插入式流量计是通过测量管道内某一直径上的流速综合值推算出流量。

　　插入式流量计是通过测量流速来计算流量,其计算模型的确立是以管道内流体是充分发展管流为基本条件的。为得到充分发展的管流,仪表安装要求有较长的直管段,按ISO 7145《圆形横截面封闭管道中流体流量测量———在横截面的一点上速度的测量方法》[1]国际标准的要求,在一个弯头条件下,将测头置于管道中心时,直管段长度应大于25D (D为管道直径),其它条件下对直管段的要求远大于25D,但实际的工业现场往往不能满足要求,这使测量误差可以达到15%以上。

　　ISO 7194《测量封闭管道中的流量———在圆管中处于漩涡及非对称流动下用皮托管及流速计组的速度面积流量测量方法》^[2]提供了测量非充分发展管流的一种方法。方法规定在一个截面上至少6个半径处,每个半径上设5个测速点,另外管中心还必须设一个测速点,即截面上至少有31个测速点,从而计算截面的平均流速。国内有些单位根据该标准也进行了这方面的研究工作,采用插入式涡街作流速计,由于结构的限制,往往是测量一个直径上不同点的流速以分析整个截面的流速分布,显然与标准要求有差距,其试验结果是有欠缺的。

　　北京博思达新世纪测控技术有限公司按ISO 7194提供的方法,用公司自主研发的FJPE型测管,在两种口径的管道、一个弯头、直管段长度为3D及8D的条件下进行试验,取得了初步的成果。

　　1　FJPE型流量计简介

　　FJPE型测管流量计是基于皮托管测量原理并根据现场特点而采用特殊结构设计的差压式测速计,根据相应标准换算成流量。其结构是一根20的插入杆,端部安装一马蹄口形的测头,插入杆上部有提升机构及吹扫装置。该结构可以减少引压管结垢与阻塞,可准确调节插入深度。该产品已获国家专利,专利号: 200420000638_·7。