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浸入式流量計安裝常見錯誤及如何避免

更新時間:2023-06-06點擊次數:126

壓縮空氣是加壓氣體最典型的應用,我們將簡要介紹測量壓縮空氣體積流量時需要考慮的事項。


圖 1:板理論和粘性流體中的流動剖面


在流體力學中對流動剖面進行建模時,經常使用平行板模型。在假設上板以恒定速度移動的模型中,與流體中的聲速相比,板的移動速度相當低。根據該模型,上板表面的流速等于板的速度,而下板表面的流速為零。那么速度曲線在這兩者之間如何變化呢?這就是重點。

圖 1 中給出的示例實際上對于壓縮空氣無效。因為這里給出的示例是針對粘性流體而建議的。我們給出這個例子的原因是為了引入“流剖面"的概念。因為在此模型中可以以簡單的形式理解流量和速度分布的概念。在此特定示例中,下板邊界處的流速為零,在上板邊界處達到恒定的最大值,并且存在恒定的力 F 移動上板以維持該速度。速度梯度是線性的,在這種情況下,層流充分發展。


圖 2:管道中流動的流動發展


圖 2 顯示了管道中流動的演變。如果流動完整,則速度分布是對稱的。也就是說,管道壁處的流速為零,管道中心處的流速最大。在這種情況下,如果已知流動的平均速度,則通過將其乘以管道橫截面積即可獲得體積流量。

這就是壓縮空氣流量測量中充分開發的流量剖面的重要性的體現。雖然流量計的測量原理不同,但幾乎都是通過測量或計算流量來計算流量。因此,需要“充分發展的直管距離",使我們免受在流動中產生額外湍流的影響。


圖 3:壓縮空氣流量計的推薦安裝條件


圖3顯示了壓縮空氣流量計的直管距離。根據這些條件,例如,在單個彎頭后安裝流量計之前,必須在流量計之前提供15倍管道內徑的直管距離。另外,流量計后面需要有5倍管徑的直管距離。

圖4顯示了正確組裝的兩個不同示例。在這些示例中,管道上留有直管距離,距會產生湍流的彎頭足夠遠。安裝在相關直線上的任何分支或連接點(甚至是盲點)都將成為巨大湍流的來源,并會擾亂速度曲線。


圖 4:管道上沒有湍流源的直線安裝
圖 5:渦輪壓縮機出口渦街流量計安裝示例


在現場條件下可能并不總是能夠找到直管距離。在這種情況下,需要做的是修改管道以確保建議的距離。

例如,圖5顯示了為適應所需直管距離(示例中流量計為 20D + 5D)而進行的線路修訂。

不正確的裝配示例

在沒有適當安裝條件的情況下進行的現場測量會產生誤導性結果。浸入式壓縮空氣流量計,特別是用于移動測量,由于其易于安裝而成為首要選擇。然而,如果后來安裝在非測量用途的管道上的支管在現場條件下未正確打開,則測量結果不正確。在現場使用浸入式流量計時要考慮的最重要問題是直管距離、浸入長度以及避免在管道中產生湍流的影響。


圖 6:未正確安裝的浸入式流量計


在圖6所示的安裝中,雖然有足夠的直管距離,但總共有3個過渡點,其中2個在流量計探頭的正前方,1個在流量計探頭的正后方。在這種情況下,距離探頭幾厘米的三個獨立的不規則過渡點會產生巨大的湍流源。



在圖 7 所示的 CFD(計算機輔助流動分析)示例中,給出了管道中的不規則性在流動中產生脈沖湍流的示例。

在圖 6 中的錯誤安裝示例中,管道過渡連接編號 1、T 形接頭入口編號 2 和 T 形接頭出口編號 3 將產生類似于圖 7 所示分析結果的渦流效應。在這種情況下,不可能獲得流量計探頭可以測量的規則流量剖面。

確實,無法測量的參數就無法管理。然而,更糟糕的是根據錯誤的測量結果進行管理。流量計和其他測量設備安裝不正確會誤導測量結果,由于測量結果不正確,將無法做出正確的技術和決策,從而對業務效率產生負面影響。

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