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速爾巴流量計

一，概述

速爾巴流量計是通過差壓來測量流量的裝置，是在皮托管流速測量原理的基礎上發(fā)展起來的。可測量液體、氣體以及蒸汽等流體的流量。由于沒有活動部件，幾乎無壓力損失，安裝維修方便，運行成本低，備受用戶青睞。

速爾巴傳感器是由檢測桿、取壓口和導桿組成，它橫穿管道內(nèi)部與管軸垂直，在測桿的迎流面上設有多個測壓孔測量總壓平均值，在其背、側流面有測量靜壓測壓孔，分別由總壓導壓管和靜壓導壓管引出，根據(jù)總壓與靜壓的差壓值，計算流經(jīng)管道的流量，也可以用流量管壁靜壓代替?zhèn)鞲衅鞅沉髅娴撵o壓。速爾巴流量傳感器配上差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器以及流量積算儀即可組成整套。

二，工作原理

 速爾巴流量計是基于皮托管測速原理發(fā)展起來的，它是通過管道的平均流速及管道的有效截面積的乘積來確定流量。
一般管道中的流速分布是不均勻的。如果是充分發(fā)展的流體，其速度分布為指數(shù)規(guī)律。為了準確計量，將整個圓截面分面多個單元面積相等的多個半圓及多個半環(huán)。傳感器的檢測桿是由一根中空的金屬管組成，迎流面鉆多對總壓孔，它們分別處于各單元面積的中央，分別反應了各單元面積內(nèi)的流速大小。由于各總壓孔是相通的，傳至檢測桿中的各點總壓值平均后，由總壓引出管引至高壓接頭，送到傳感器的正壓室。當傳感器正確安裝在有足夠長的直管段的工藝管道上時，流量截面上應沒有旋渦，整個截面的靜壓可認為是常數(shù)，在傳感器的背面或側面設有檢測孔，代表了整個截面的靜壓。經(jīng)靜壓引出管由低壓接頭引至傳感器的負壓室。正、負壓室壓差的平方與流量截面的平均流速成正比，叢而獲得差壓與流量成正比的關系。在此關系的基處上，可由伯努利方程和連續(xù)性方程推導獲得均速管流量計的流量計算公式
Qv=α﹒ε﹒（π／4）﹒D2﹒（2?P／ρ1）0.5
Qm=α﹒ε﹒（π／4）﹒D2﹒（2?P﹒ρ1）0.5
其中：Qv： 體積流量 Qm： 質量流量
α：傳感器結構系數(shù)
△P：差壓值ε：流體膨脹系數(shù)http://www.dcybkj.com/index.html
ρ：流體工況下的密度 ε：流體膨脹系數(shù)
對于不可壓縮性流體ε=1，對于可壓縮性體ε﹤1，若式中D、△P、ρ1都使用SI單位，則QV的單位為M3∕S，Qm的單位為㎏∕S。
傳感器的流量系數(shù)α和可膨漲性系數(shù)ε，由標準裝置上標定得知，并在出廠時在合格證書上注明。

三，傳感器的基本結構，如下圖1所示

檢測桿截面的形狀有圓形截面，菱形截面，卵形截面等多種型式，其流量系數(shù)穩(wěn)定、能耗少。

四，產(chǎn)品選型

3.2、規(guī)格說明
3.2.1、Ⅰ型，適用于（20～50）㎜的管道，外形如圖2所示。其檢測桿直徑一般為4.5～6.5㎜，傳感器與管道的連接方式有兩種：一種是螺紋連接，另一種是法蘭連接。用于高壓測量時都采用法蘭連接3.2.2、Ⅱ型，適用于40～100㎜的管道，外形如圖3所示。

由于管徑不太大，為了減少阻塞防止干擾，檢測桿的截面尺寸應盡量小。一般直徑不大于8㎜。靜壓取壓管改在檢測桿外面的后側位上。如下圖三所示

3.2.3、Ⅲ型，適用于90～1800㎜的管道(圖四)。
當測量管的直徑較大時，檢測桿的橫截面可以做的粗些，也不會對流場有擾動。此時一般將背面的靜壓取壓管放到迎流面的總壓取壓管中形成一體，使傳感器緊奏，有利于安裝維護。當管徑很大時，且流速很高時，應在管道直徑的另一端安裝一個支撐，加強鋼性。
此類結構適用范圍寬、拆卸很方便。當流速大、http://www.dcybkj.com/index.html被測介質壓力高時，應當通過固定在管道上的法蘭與傳感器相連接。
3.2.4、Ⅳ型，適用300～2750管型。
這類傳感器適用于管道直徑DN大于等于1000㎜，壓力20MPa以上的測量，由于流速增大，作用于檢測桿上的流體
沖擊力增大。為了加強剛性除了采用法蘭連接外，還將加粗檢測桿的直徑。這類傳感器有單邊固定和雙邊固定兩種類型。
3.2.5、Ⅴ型，特殊型，當適用于較臟的介質。當被測介質較臟時，為了防止取壓孔堵塞，配有反向吹除部件，必要時可以不中斷工藝流程用壓縮空氣進行吹除。吹除介質應與管道中的介質相同，而壓力應大于管道中的靜壓。
3.2.6、傳感器的公稱通徑有以下系列：
25，（32），40，50，（65），80，100，（125），150，200，250，300，350，400，500，600，700，800，900，1000，1200，1400，1600，2000，2500，3000mm（括號內(nèi)的數(shù)字一般不推薦用戶選用）
3.2.7、傳感器的公稱壓力有以下系列：1.6，2.5，4.0，6.3，10，25MPa。
3.2.8、傳感器精度等級（見下表）

3.3使用要求
3.3.1、被測流體應充滿管道且流動穩(wěn)定。
3.3.2、被測的流體應當是單相的，其相態(tài)不變，對于
     成分復雜的流體須與單一成分的流體類似時方能使用。
3.3.3、被測流體在實際工況下的ReD應大于3×104
3.3.4、應保證傳感器前后直管段長度的要求。
3.3.5、管道內(nèi)徑大于100㎜為好。
3.3.6、在傳感器前2D的管道內(nèi)表面上，應清潔光滑。

五，安裝與維護

4.1、安裝要求
4.1.1、對于I型的傳感器，已將檢測桿與一段管道焊成一體，安裝時使傳感器在流體流動方向內(nèi)。要求工藝管道的內(nèi)徑與傳感器的內(nèi)徑一致，或至少在上游直管段所要求的長 度范圍內(nèi)傳感器的軸線與管道軸線夾角盡可能為零。
其他類型的傳感器是將其檢測桿插入工藝管道中，安裝時除了總壓孔應正對流速方向外，保證傳感器檢測桿與工藝管道的軸線垂直，其允許的位置角壓偏差如圖五所示。
傳感器總壓孔中心與管道軸線夾角應小于7°
傳感器檢測桿沿管道直徑方向插入到底部，其角度偏差小于7°
對于垂直管道傳感器可安裝在管道水平面沿管道圓周360的任何位置上，高低壓引壓管應處于同一平面上，由圖六（a）所示；當測量液體時，應向下側傾斜安裝如圖六（b）所示；當測量氣體的蒸氣時應向上傾斜安裝如圖六（c）所
示。
4.1.2直管段
由于傳感器是以速度面積法為基礎，采用近似積分理論，用較多的點來描述。
分布方程，并且是在充分發(fā)展的速度分布條件下建立的。所以，為了能獲得一個理想的分布，在傳感器前后有一定長度的直管段（見下表）

.流量計安裝位置：

注：（1）表中“D”為管道內(nèi)徑。
（2）在管道段不足的情況下，上游應占管道全長的70％，下游占30％，此時仍可給出穩(wěn)定的示值，但準確度下降。

圖五、速爾巴安裝位置偏差圖

圖六
4.1.3夾緊傳感器的裝置應保證不泄露，不松動，不位移。
4.2 維護
4.2.1傳感器應在工藝管道大修時進行定期清洗，清洗的辦法很多，例如用

氣源吹除檢測管內(nèi)積存污穢；用煤油和軟絲刷洗凈，使各取壓孔保持通暢。

六，產(chǎn)生故障的原因及清除辦法

七，智能表配套方案選擇

5.1.1速爾巴流量感器，根據(jù)測量介質和用戶使用的管道內(nèi)徑、工作溫度、工作壓力及流量變化設計的流量傳感器
5.1.2 差壓變送器
5.1.3 壓力變送器
5.1.4 溫度變送器
5.1.5 流量積算儀
以此組成的速爾巴流量計，可帶溫壓補償，并能顯示瞬時流量、累計流量、管道內(nèi)介質溫度、管道內(nèi)介質壓力及差壓等值，備有通訊接口和4～20MA輸出。
裝置成套性:
6.1 速爾巴流量傳感器 1臺
6.2 使用說明書 1份
6.3 合格證 1份
6.4 配套的變送器儀表及說明書和合格證（可由用戶自行定購）

八，探頭的設計特點

子彈頭截面形狀的探頭能產(chǎn)生壓力分布， 固定的流體分離點；位于探頭側后兩邊、流體分離點之前的低壓取壓孔，可以生成穩(wěn)定的差壓信號，并且有效防堵。內(nèi)部一體化結構能避免信號滲漏提高探頭結構強度，保持長期高精度 。

根據(jù)空氣動力學原理設計的前粗糙表面層流邊界層和紊流邊界層的比較

流體流過光滑表面：
◆形成一個變化的層流邊界層
◆增加流體牽引力和渦街脫落力
◆層流邊界層產(chǎn)生了無法預知的牽引系數(shù)漂移

流體流過粗糙表面：
◆形成一個穩(wěn)定的紊流邊界層
◆減少流體牽引力和渦流脫落力50%，這個原理跟粗糙的高爾夫球能打得遠相同
◆牽引系數(shù)直接和流體系數(shù)有關，是一個可以預知的常數(shù)

速爾巴流量探頭以其防堵設計，擺脫了其它插入式流量探頭易堵塞的弊端，使速爾巴流量探頭的防堵水平達到了一定的高度。

探頭高壓取壓孔不會被堵，

探頭的前部形成高壓區(qū)，壓力略高于管道靜壓，阻止了顆粒進入。請注意：在探頭的高壓取壓孔處流體的速度是零，沒有物體會進入取壓孔。

如左圖，剛開機時，流體在管道靜壓作用下，進入彎管，很快形成了壓力平衡的狀態(tài)。當壓力平衡狀態(tài)形成以后，流體在彎管進口處遇到高壓，繞道而行，不再進入彎管中。

速爾巴的低壓取壓孔實現(xiàn)本質防堵

一般情況下，灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下，集中在探頭的后部。這就是為什么秋天的樹葉總是集中在背風的房子后面的原因。其它的探頭由于低壓取壓孔取在探頭尾部真空區(qū)，在渦街力的作用下，探頭的低壓取壓孔很快地被渦流帶來的雜質堵死。

速爾巴的獨特設計，使低壓取壓孔位于探頭側后兩邊，流體分離點和尾跡區(qū)的前部。這種設計從本質上防止了堵塞并且能產(chǎn)生一個非常穩(wěn)定的低壓信號。

連續(xù)工作的速爾巴從根本上杜絕了堵的可能，但是在以下情況下，速爾巴仍要注意防堵：
1.當引壓管泄漏，探頭高壓平衡區(qū)遭到破壞，雜質中直徑較小的顆粒就有可能進入取壓孔。
2.當管道處于停產(chǎn)時，由于分子的布朗運動，顆粒小的雜質有可能進入取壓孔。
3.系統(tǒng)頻繁開停機，在高壓區(qū)形成的瞬間，顆粒小的雜質有可能進入取壓孔，日積月累，就有可能造成探頭的堵塞。
4.介質中含有大量的焦油、藻類生物，或者含有纖維狀的物質，也有可能造成探頭的堵塞。