如何有效解決“大管徑小流量”的情況和縮徑式渦街流量計應用方案

    在許多工礦企業的管道生產工藝中，存在著大量的管道內流體實際流量或流速偏低的情況出現，這種情況的產生，一般來說有以下幾點原因：一是降低流體流速，可以有效地減小流體流動中的壓力損失，減小驅動動力，·節約能源；二是考慮未來發展需要，未來生產規模存在擴大的可能，在設計之初便對未來的擴容作了充分的余量空間，把工藝管道設計得大一些；三是有些管道工作壓力較高，雖然流量不小，但流速偏低。
 
    由于這些“大管徑小流量”或“大管徑低流速”的存在，給速度式流量計選用帶來難題。某企業，一條 DN300 的輸水管線，原來安裝過孔板流量計和工業水表，由于流量太小兩種儀表幾乎都沒有指示。經現場核實用水設備，幾臺用水設備的大用水量之和，不足 80m3/h ，而小流量只有 18m3/h 。大流量時， DN300 流量計的下限流速還不足 0.1m/s 。為此，建議對現場工藝管道進行縮管，把 DN300 管道縮徑成 DN100 ，選用 DN100 的渦街流量計。安裝后，既滿足了用水的上限，又滿足了用水的下限。又如某生產高壓瓷瓶的加熱爐，升溫階段需用天然氣量為 1200Nm3/h(101.325kPa, 20 ℃）保溫階段需用天然氣 150Nm3/h ，計量總管的管徑為 DN80 ，工作壓力為 0.3MPa ，溫度為 25 ℃。原選用孔板流量計，因流量范圍不能滿足要求，改選用渦街流量計。選表時，用氣態方程把標態流量換算成工況流量，換算后的工況流量范圍為 38.5 － 308m3/h ，在這一流量范圍內如按原工藝管道選擇 N80 的渦街流量計，上限沒問題，但下限就不能滿足要求。而如選用 DN50 的渦街流量計，則上、下限流量都可滿足要求。實踐中，經縮管改用 DN50 ，效果很好。
 
    盡管渦街流量計有量程范圍寬的特點，但它的下限流速不能太低。一般情況下，測量液體時下限流速為 0.3 一 0.5m/s ；而測量氣體時下限流速為 3 一 5m/s 。很多現場，工藝管道內低流速遠比上述數值低。為滿足測量要求，就需要對現場的工藝管道進行縮管。
 
    現場的同類問題大量存在，縮管可以有效地解決實際的流量測量問題。但是縮管也給客戶增加了麻煩，有的客戶沒有現成的管道，為購買一段合適的管道需花費不少的精力，并增加安裝工作量和成本。若制造廠根據客戶提供的流量參數，直接向客戶提供縮徑式渦街流量計。對客戶來說，既能測量更小的流量，又簡化了安裝，節約了安裝費用。同時，對制造廠來說，向客戶提供了合適的儀表，減少了現場服務，用戶滿意，提高了企業信譽。所以，這是一種佳方案，雙贏的選擇。
 
    采用縮徑方式，向客戶提供成套渦街流量計的作法，在國內起源于 20 世紀 90 年代初。根據客戶提供的現場參數，按一定的收縮比，做成帶收縮段和擴張段的渦街流量計組件，連同收縮段和擴張段一起進行出廠標定，并向用戶提供渦街流量計組件的儀表系數?，F在把組件直接做成一體式的儀表是一種進步。
 
    一臺 DN40 的渦街流量計，在 DN40 實驗管道標定時，在滿足精確度 1 ％時，量程比為 8 ： 1 。而采用儀表前加 DN50-DN40 收縮段后，裝在 DN50 試驗管道上測試，由于收縮段的整流作用，．在滿足 1% 精確度時，量程比達到 15:1.
 
    采用DN80- DN50 收縮段和 DN80- DN40 收縮段，分別在 DN80 試驗管道上進行實驗。在渦街流量計上游阻流件形式為同平面內兩個 900 彎頭，直管段長度為 3D; 下游直管段為 2D 條件下，儀表系數 K 的偏移僅 0.7% 。而同樣直徑的渦街流量計如果不裝收縮段，在同平面兩個彎頭條件下，上游直管段長度為 8D 時，儀表系數偏移為 2.0% 。
 
    縮徑型渦街流量計的測量管由收縮段、測量段和擴張段三腸分組成，采用直線收縮段，效果雖然不如維氏曲線收縮段效果好，但加工簡單，成本低。所以，目前采用直縮段比較多。

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