儀表口徑的確定

儀表選型是儀表應(yīng)用中非常重用的工作,儀表選型的正確與否將直接影響到儀表是否能夠正常運(yùn)行.因此用戶和設(shè)計(jì)單位在選用本公司產(chǎn)品時(shí),請(qǐng)仔細(xì)閱讀本節(jié)資料,認(rèn)真核對(duì)流體的工藝參數(shù)并**可與我公司的銷售或技術(shù)支持部門聯(lián)系，以確保選型正確。

一．適用流量范圍和儀表口徑的確定

儀表口徑的選擇，根據(jù)流量范圍來(lái)確定。不同口徑渦街流量?jī)x表的測(cè)量范圍是不一樣的。即使同一口徑流量表，用于不同介質(zhì)時(shí)，它的測(cè)量范圍也是不一樣的。實(shí)際可測(cè)的流量范圍需要通過(guò)計(jì)算確定。

（一）參比條件下空氣及水的流量范圍，見表（二），參比條件如下：

1．氣體：常溫常壓空氣，t=20℃，P=0.1MPa（絕壓），ρ =1.205 kg/m3，υ =15×10-6 m2/s。

2．液體：常溫水 ， t=20℃ ， ρ =998.2kg/m3 ， υ =1.006×10-6m2/s。

（二）確定流量范圍和儀表口徑的基本步驟：

1．明確以下工作參數(shù)。

（1）被測(cè)介質(zhì)的名稱、組份

（2）工作狀態(tài)的*小、常用、*大流量

（3）介質(zhì)的*低、常用、*高壓力和溫度

（4）工作狀態(tài)下介質(zhì)的粘度

2．渦街流量?jī)x表測(cè)量的是介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量，因此應(yīng)先根據(jù)工藝參數(shù)求出介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量,相關(guān)公式如下：

（1）已知?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量，可通過(guò)以下公式求出工況體積流量

（2）已知?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度ρ ，可通過(guò)以下公式求出工況密度

（3）已知質(zhì)量流量 Qm換算為體積流量 Qv

式中：

Qv：介質(zhì)在工況狀態(tài)下的體積流量(m3/h)（Qv=3600f/K  K:儀表系數(shù) ）

Qo：介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(Nm3/h) 

Qm：質(zhì)量流量 (t/h)

ρ：介質(zhì)在工況狀態(tài)下的密度(kg/m3)

ρ o：介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m3)，常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度，見表（三）

P：工況狀態(tài)表壓(MPa)

t：工況狀態(tài)溫度(℃)

3．儀表下限流量的確定。渦街流量?jī)x表的上限適用流量一般可不計(jì)算，渦街流量?jī)x表口徑的選擇主要是對(duì)流量下限的計(jì)算。下限流量的計(jì)算應(yīng)該滿足兩個(gè)條件：*小雷諾數(shù)不應(yīng)低于界限雷諾數(shù)（Re=2×104）；對(duì)于應(yīng)力式渦街流量?jī)x表在下限流量時(shí)產(chǎn)生的旋渦強(qiáng)度應(yīng)大于傳感器旋渦強(qiáng)度的允許值（旋渦強(qiáng)度與升力ρ v2成比例關(guān)系）。這些條件可表示如下：

由密度決定的工況可測(cè)下限流量：

由運(yùn)動(dòng)粘度決定的線性下限流量：

式中：

Qρ：滿足旋渦強(qiáng)度要求的*小體積流量(m3/h) 

ρ 0：參比條件下介質(zhì)的密度

Qυ：滿足*小雷諾數(shù)要求的*小線性體積流量(m3/h)

ρ：被測(cè)介質(zhì)工況密度（kg/m3）

Q0：參比條件下儀表的*小體積流量(m3/h) 

υ：工作狀態(tài)下介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)粘度(m2/s)

υ o：參比條件下介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)粘度(m2/s) 

通過(guò)公式（6）、（7）計(jì)算出 Qρ 和 Qν 。比較 Qρ 和 Qν ，確定流量?jī)x表可測(cè)下限流量和線性下限流量：Qυ ≥Qρ ：可測(cè)流量范圍為 Qρ ～Qmax , 線性流量范圍為 Qυ ～Qmax

Qυ

Qmax：渦街流量?jī)x表的上限體積流量(m3/h)

4．儀表上限流量以表(二)中的上限流量為準(zhǔn).氣體的上限流速應(yīng)該小于 70m/s,液體的上限流速應(yīng)該小于 7m/s

5．當(dāng)用戶測(cè)量的介質(zhì)為蒸汽時(shí)，常采用的計(jì)量單位是質(zhì)量流量，即：t/h 或 Kg/h。由于蒸汽（過(guò)熱蒸汽和飽和蒸汽）在不同溫度和壓力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范圍的確定可由公式(8)進(jìn)行計(jì)算得出

式中：

ρ：蒸汽的密度（kg/m3）

ρ0：1.205kg/m3

Q 蒸汽：蒸汽質(zhì)量流量（t/h）

6．計(jì)算壓力損失，檢測(cè)壓力損失對(duì)工藝管線是否有影響，公式(單位：Pa)：

式中：

Δ p：壓力損失（Pa） Cd：壓力損失系數(shù)

ρ ：工況介質(zhì)密度（kg/m3）V:平均流速（m/s）

7．被測(cè)介質(zhì)為液體時(shí),為防止氣化和氣蝕,應(yīng)使管道壓力符合以下要求:

式中：

Δ p：壓力損失（Pa）

p0：工作溫度下液體的飽和蒸汽壓（Pa 絕壓）

Po：流體的蒸汽壓力 (Pa 絕壓) 

8．渦街流量計(jì)不適合測(cè)量高粘度液體。當(dāng)計(jì)算出的可測(cè)流量下限不滿足設(shè)計(jì)工藝要求時(shí)，應(yīng)該考慮選用其它類型流量計(jì)。

9．通過(guò)計(jì)算如果有兩種口徑都可滿足要求，為了提高測(cè)量效果、降低造價(jià)，應(yīng)選用口徑較小的表。應(yīng)該注意的是，盡可能使常用量處在流量范圍上限的 1/2～2/3

(三)選型舉例：

例一：已知?dú)怏w壓力和溫度及標(biāo)況下的流量時(shí)

某壓縮空氣，標(biāo)況流量范圍為QN=1200-12000Nm3/h,壓力 P=0.7Mpa(表壓)，溫度 t=30℃。試確定流量計(jì)口徑。

步驟一：計(jì)算壓縮空氣的工況體積流量

由公式(3):

工況使用下限體積流量為: 

Qvmin=QN×0.101325×(273.15+t)/293.15/（P +0.1）=1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/（0.7 +0.1）=157(m3/h)

工況使用流量上限為: Qvmax=1570(m3/h)

步驟二：根據(jù)使用工況流量范圍 157-1570m3/h，查表（二），滿足下限流量條件的流量計(jì)為 DN80、DN100 和 DN125，考慮到上限流量 1270m3/h及使用效果和經(jīng)濟(jì)成本，初選 DN100, DN100流量計(jì)的工況流量范圍是 100-1700m3/h，接近使用流量范圍，初選 DN100 流量計(jì)，但應(yīng)具體核算 DN100 流量計(jì)在該工況條件下的可測(cè)下限流量。核算 DN100 流量計(jì)在該工況條件下的可 測(cè)下限流量：

由公式(4)及公式(6):

即，流量計(jì)在該工況條件下的可測(cè)下限流量是37.46m3/h，遠(yuǎn)小于要求的工況下限流量 157m3/h，確定選用 DN100 流量計(jì)。

例二：已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時(shí)

測(cè)量介質(zhì)為過(guò)熱蒸汽，蒸汽溫度為 320℃，壓力為 1.5MPa（絕壓）,流量范圍為 3t/h～25t/h, 試 確定流量計(jì)口徑。

步驟一：計(jì)算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍，經(jīng)查附表(二),該狀態(tài)下蒸汽的密度為:5.665Kg/m3,由公式(8) :

步驟二：根據(jù)等效參比流量范圍 765-6379m3/h，查 表（二），比較適合該流量范圍為 DN200 口徑。