内藏式双文丘里管流量测量装置研究和应用.pdf

内藏式双文丘里管流量测量装置的研究与应用 捌建卑 西安航联测控设备有限公司 琶安710048 ■■I 本文对低流速、大管径气体流量测量中，当前存在的主要问题进行了分折比较．通过风洞实验， 研究了内藏式双文丘里管测量流量装置的特性及数学模型．阐述了i衰种形式的双文丘里管的结构、组成、 安装彤式、特点以及应用优势．在钢铁厂热风炉的助燃风、冷风、煤气计量及热电厂的锅炉一次风、二 次风及其它大管径、低流速管道计测量中收到了良好的效果． 关翻t怔t蕾蠢量一■太t桎大t量双文丘量■无I蕾曩 目前，国内热电厂的大容量锅炉机组一次风、二次风管道的风量．烟道的烟量以及发电 机组的回热管道．回热蒸汽流量及炼铁厂热风炉助燃机、冷风煤气的计量等．其一次元件多 为机翼型或均速管测量装置及标准文丘里管。由于均速管(阿牛巴)输出的差压信号较小， 易堵塞，且分辨率低，一般需要与微差压变送器配套．测量精度不高。而机翼型测量装置体 积较大，压损较大，制造工艺比较困难．且易堵塞信号管路，采用标准文丘里管，在大管径 时，其前后直管段要求很长，成本很高。近年来在矩形风道的流量测量中，人们通过对文丘 里管的变异，设计出了矩形文丘里管，并进行了一定的试验，但由于压力损失较丈等原因， 亦限制了它的推广和应用。 在炼铁厂中．大容量的热风炉入口冷风、净煤气及助燃风的管径一般都超过1200mm， 但管径超过1200ram的节流装置，目前国内、国外均来建立标准．一般节流装置的生产厂家 无法进行标定和校验。由于流量变化范围大，介质受压力及温度影响较大，在低压，低流速 状态下工作，要求永久性压力损失小，采用一般节流装置强难实现。另外．流量测量装置一 般要求前直管段为10D，后直管段为5D，导致造价增高。为解决这些问题，国内一些企业引 进国外的产品，不仅造价昂贵，且由于工艺条件限制，介质中含水份多等种种原因仍存在计 量不准或无法测量的问题。 针对以上存在的问题，西安航联测控设备有限公司，采用航空气动理论和飞机发动机内 流流体力学等学科的最新研究成果．应用大型计算机技术和风橱实验，研究和生产出BYW— F内藏式双文丘里管风量测量装置。 1．作原理及风洞实验结果 1．1工作曩曩 根据伯努利方程和连续方程的基本原理和风洞实验结果，内藏式双文丘里管流量测 量装置的流量计算数学模型(带压力、温度全自动补偿)可归纳为下式： 口…BJ嵩告裂岛耥 式中 A、B、c一常数．由被测介质工作状态的技术参数及风道截面的形状和尺寸计算．并 通过风洞实验校正而得出．其中A为△P≠0时温度变化函数： 卜被测流体的体积流量．NmⅦ： t——文丘里管测量段流体温度，℃； n——当地平均大气压．Pa： Pr一文丘里管所取差压值，Pa。 1．2实验设鲁与实验对象 实验是在NF．3风洞内进行的，其实验段截面尺寸为2．5×3．5米，长12米，实验风速 为V=5曲O米／秒，紊流度为O．08％．信号采集采用8400电子扫描阀完成，采集速度为5 万点／秒，测量精度为0．05％。 1．3风涓实验结果 空气在风道中流动都是紊流状态，由于计算是按照理想流体一元流体流动来推导文丘里 管产生的差压与流速之间的关系式，显然存在误差，另外在设计收缩比时，其中流量系数理 论上解抉十分困难，它是一个综合性系数，其值与节流件的类型、取压方式、直径及雷诺数 Re等冈素有关，所以必须借助于风洞实验对流量系数进行标定。在多次实验的基础上逐渐建 立了计算流量系数C值的数学模型。 (1)实验方法 将流量测量装置管道安装在风洞实验段的支架上，且双文丘里管的轴线与管道轴线 重台。 P；为管道E截面处的管壁静压； Pc和／c分别为管道C截面处的总压和静压，它是由风速管移测得到各点的总静压。^’ 和∥J分别为取文丘里管直线段A截面处的总压和静压，它是由总压管移测获得 各点的总压和管壁静压孔测得该截面的静压。 P。为双文丘里管B裁面的管壁静压； PD为管道出口端面轴线上的总压．由总压管测得，各压力测量位置见图l。 (2)数据处理 管道C截面的风速V。，m／s为 忙序下i “’ 双文丘里管A截面的风速V^，rrds为 _2√三∽一叫“ (2) 空气通过双文丘里管A截面的雷诺数 Rel为