彎管流量計(jì)

       HC-WL系列彎管流量計(jì)是根據(jù)流體力學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論設(shè)計(jì)制造的新一代全新概念的差壓式流量測(cè)量系統(tǒng)。彎管流量計(jì)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、熱電、紡織、制藥、石油、天然氣、造紙、煙草、食品加工、熱力等行業(yè)的液體、氣體、蒸汽的測(cè)量，可直接聯(lián)入DCS系統(tǒng)，適用于各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),可作為長期監(jiān)測(cè)流量的測(cè)量裝置。彎管流量計(jì)主要由彎管傳感器、專用儀表或DCS系統(tǒng)、差壓變送器及一些管道閥門組件組成，當(dāng)流量測(cè)量需溫度壓力補(bǔ)償時(shí)，還應(yīng)配備壓力變送器、溫度變送器、溫度傳感器。

一、HC-WL系列彎管流量計(jì)的特點(diǎn)
  ●彎管流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好：彎管流量計(jì)系統(tǒng)測(cè)量精度高達(dá)1％或 1.5％，重復(fù)性準(zhǔn)確度則高達(dá)0.2%。
  ●無附加壓力損失：彎管傳感器沒有任何插入件或節(jié)流件，因此在測(cè)量流量過程中不會(huì)對(duì)被測(cè)流體造成附加壓力損失，可節(jié)省流體輸送的動(dòng)力消耗，節(jié)約能源。
  ●適應(yīng)性強(qiáng)：彎管傳感器可在高溫、高壓、粉塵、振動(dòng)、潮濕及其它惡劣環(huán)境中正常使用。
  ●量程范圍寬：流速測(cè)量范圍：液體介質(zhì)為0.2～12米/秒, 蒸汽或氣體介質(zhì)為5～160米/秒的。管徑范圍： φ10～φ2000mm。
  ●彎管流量計(jì)直管段要求不嚴(yán)格：直管段前五（5D）后二（2D）即可充分滿足使用要求。
  ●使用壽命長：彎管傳感器耐溫、耐壓、耐腐蝕、耐磨損、耐振動(dòng)性能好，并對(duì)微量磨損不敏感。傳感器經(jīng)特殊加工處理后壽命至少與管道壽命相同。
  ●安裝方便、耐磨損、免維護(hù)：由于彎管傳感器對(duì)磨損不敏感，所以可以直接焊接安裝在管道上，一次焊接完成后再也不存在泄漏等令人頭痛的問題，不需維護(hù)。

二、HCWL系列彎管流量計(jì)主機(jī)的特點(diǎn)
  ●多回路、多參數(shù)顯示
  ●*的觸摸式按鍵,外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，操作方便
  ●掉電保護(hù)功能，保護(hù)掉電后重要數(shù)據(jù)不丟失
  ●完備的實(shí)時(shí)運(yùn)算補(bǔ)償和數(shù)字濾波功能，提高了系統(tǒng)測(cè)量精度和穩(wěn)定性。
  ●智能邏輯判斷和自診斷功能
  ●RS－232（或485）串行接口輸出，可直接與其他儀表或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通訊聯(lián)網(wǎng)，滿足用戶和外部設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通訊，或者外部控制、打印功能。
  ●標(biāo)準(zhǔn)（4－20mA）模擬量輸出（可以根據(jù)用戶需要選擇）
  ●熱量累計(jì)功能，可用于測(cè)量水蒸氣、供暖熱水的累計(jì)熱量
  ●時(shí)鐘功能，不受主機(jī)電源影響，能為用戶提供準(zhǔn)確的時(shí)間
  ●體積小、低功耗、運(yùn)行穩(wěn)定、測(cè)量精度高
 
三、 原理及系統(tǒng)組成
其中：  
    α(R．D)： 流量系數(shù)
    △P： 45°截面內(nèi)、外側(cè)壓差
    D： 彎管內(nèi)徑
    R： 彎管彎曲半徑
    ρ：流體密度
   流體流經(jīng)彎管時(shí)，由于彎曲管壁的導(dǎo)流作用，其內(nèi)側(cè)流速增大，外側(cè)流速逐漸減小，形成了各個(gè)過流斷面的梯形速度分布規(guī)律，且在彎管45°截面處達(dá)到。如圖所示。 根據(jù)質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律，由于各質(zhì)點(diǎn)流速的變化，就形成了彎管的內(nèi)外側(cè)壓差△P。這個(gè)壓力 差在45°截面時(shí)達(dá)到，。流體平均速度與壓差△P符合平方比例關(guān)系，流量愈大，差壓愈大。 因此當(dāng)彎管傳感器的幾何結(jié)構(gòu)尺寸確定之后，只要測(cè)取彎管45°截面的內(nèi)、外側(cè)壓差△P和流體的密度ρ就可以確定流體的平均流速 。
將流速乘以管道的截面積和流體的密度，流體的流量即可計(jì)算確定。

四、  技術(shù)參數(shù)
1.測(cè)量范圍：
     管徑：Φ25～Φ2000mm

     溫度：0～500℃

     流速：0.2～12.0米/秒（液體介質(zhì)）；7～120 米/秒（蒸汽或其他氣體） 

      壓力：0～5.5MPa
         
   2.精度：
     溫度測(cè)量誤差： 0.2%；                 

     壓力測(cè)量誤差： 0.2%；

     瞬時(shí)熱量測(cè)量誤差：小于2.0％F.S；     

     瞬時(shí)流量測(cè)量誤差：小于1.5％F.S；

3.主機(jī)功耗：工作電源為220V時(shí)小于25W；

4.主機(jī)工作環(huán)境要求：
     溫度：－10～45℃； 濕度：小于85％；

5.顯示方式：
       液晶顯示，可顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘（T）、累計(jì)時(shí)間（∑T）、累計(jì)流量（Kt）、累計(jì)熱量  （GJ）；右側(cè)由上到下分別為溫度（℃）、壓力（MPa）、瞬間流量（t/h）、瞬時(shí)熱量（GJ/h）。還可根據(jù)具體要求進(jìn)行相應(yīng)的顯示。

6.輸出模式(訂貨時(shí)選擇，沒有說明時(shí)儀表不具備輸出功能)：
     A）RS－232或RS-485串行接口輸出；
     B）4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。

7.報(bào)警功能（訂貨時(shí)選擇，沒有說明時(shí)儀表不具備報(bào)警功能）： 主機(jī)可對(duì)流量、溫度、壓力、差壓四種被測(cè)參數(shù)進(jìn)行高、低限位報(bào)警，并有一對(duì)輸出接點(diǎn)可供用戶外接聲、光報(bào)。

8.外形尺寸： 160×80×200(mm)；

9.儀表主機(jī)重量：2kg

 HCWL 系列測(cè)量系統(tǒng)的組成 彎管流量計(jì)的基本組成除彎管傳感器和主機(jī)之外，還需要配置差壓變送器（必須配置）、壓力變送器和溫度變送器（可以根據(jù)被測(cè)對(duì)象的要求選配）以及其他配件。（參見附圖）
•  差壓變送器是用來檢測(cè)彎管傳感器產(chǎn)生的差壓值，因此它是彎管流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的配件
•  系統(tǒng)是否配置壓力和溫度變送器，這要依具體的測(cè)量對(duì)象來決定。對(duì)于測(cè)量蒸汽或者其他氣體介質(zhì)的系統(tǒng)，在測(cè)量彎管傳感器差壓的時(shí)候，必須同時(shí)測(cè)量介質(zhì)的溫度、壓力，以便能對(duì)蒸汽或者氣體進(jìn)行必要的實(shí)時(shí)溫、壓密度補(bǔ)償，以保證系統(tǒng)的測(cè)量精度。因此，原則上必須配置溫度和壓力變送器；在測(cè)量液體介質(zhì)的時(shí)候，只要介質(zhì)的溫度，壓力不是太高或者太低，波動(dòng)范圍不大，液體的密度變化不是很大，系統(tǒng)可以不配置溫度變送器和壓力變送器及相應(yīng)裝置。
•  系統(tǒng)的其他構(gòu)成組件
差壓變送器配套使用的三閥組
•  測(cè)量蒸汽或者其他高溫可凝性氣體時(shí)增加的盤式冷凝器
•  彎管傳感器上配套的針閥和旋塞閥
•  溫度變送器配套的安裝臺(tái)、保護(hù)套管的溫度傳感器（ Pt100）
•  壓力測(cè)量口的截止閥和差壓變送器的排污閥
•  其他安裝材料：導(dǎo)壓管（φ 14×2的無縫鋼管）和信號(hào)線（0.5左右的雙芯屏蔽線）等（用戶自備）
系統(tǒng)的安裝 對(duì)于壓力、差壓、溫度變送器、溫度傳感器的安裝，原則上只要是符合常規(guī)的安裝規(guī)范就可以滿足本系統(tǒng)的要求。具體的安裝要求可以參看壓力、差壓、溫度變送器及溫度傳感器的安裝說明書，在這不作詳細(xì)的介紹。
•  彎管傳感器的安裝要求
         彎管傳感器采用焊接法安裝在測(cè)量管道的九十度轉(zhuǎn)彎處，其空間安裝狀態(tài)原則上可以是任意的，也就是說彎管傳感器在安裝時(shí)沒有嚴(yán)格的方位或方向要求，總體來說有以下四種安裝狀態(tài)可供選擇：
●水平轉(zhuǎn)水平；
● 正壓測(cè)在上垂直安裝 ；
● 正壓測(cè)在下垂直安裝 ；
●任意空間狀態(tài)。
以上四種狀態(tài)在彎管傳感器安裝時(shí)原則上都可以使用，但對(duì)于有些被測(cè)介質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)陌惭b狀態(tài)，既可以大大簡(jiǎn)化安裝、調(diào)試工作，又對(duì)提高系統(tǒng)測(cè)量精度大有好處。因此如何正確選擇彎管傳感器的安裝狀態(tài)是十分重要的。具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)原則和方法：
•  對(duì)于測(cè)量一般液體介質(zhì)的彎管傳感器，它可以以任意狀態(tài)的形式進(jìn)行安裝，這是因?yàn)楣軆?nèi)液體與導(dǎo)壓管內(nèi)的液體幾乎處于同樣的工況條件下，無論彎管傳感器兩個(gè)引壓口處于什么樣的相對(duì)位置上（指上下關(guān)系），都不需要對(duì)差壓變送器進(jìn)行遷移和補(bǔ)償，因此彎管傳感器的安裝方位與系統(tǒng)的測(cè)量精度無關(guān)。
•  對(duì)于測(cè)量熱水或冷水（指管道內(nèi)的液體溫度與環(huán)境溫度相差較大）的系統(tǒng)，如果這時(shí)彎管傳感器不是采用水平轉(zhuǎn)水平的安裝狀態(tài)，那么彎管傳感器的兩個(gè)引壓口之間必然會(huì)有一高度差 H值存在 ，由于主管道內(nèi)液體與導(dǎo)壓管內(nèi)液體處于不同的溫度條件下，其密度有一定的差別，為了提高系統(tǒng)的測(cè)量精度，必須對(duì)這一高差和溫差所共同造成的差壓變送器的偏差值進(jìn)行遷移補(bǔ)償。其遷移量可用下式計(jì)算：
Δ P= H（ρ 1 -ρ 2 ）＊g
其中：
ΔP--－差壓變送器的遷移量；
H--－兩個(gè)取壓口的高度差；
ρ 1 --－導(dǎo)壓管內(nèi)液體密度；
ρ 2 --－管道內(nèi)液體密度；
g--－重力加速度
具體采用正向遷移還是負(fù)向遷移要看管道安裝的方位和管道內(nèi)是熱水還是冷水來決定。彎管流量計(jì)中采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)遷移補(bǔ)償技術(shù)，根據(jù)固定高差 H值和實(shí)測(cè)溫度值實(shí)時(shí)計(jì)算導(dǎo)壓管和主管道中流體密度差值，直接從差壓變送器測(cè)量差壓值中消除該差壓誤差。
•  測(cè)量蒸汽或其他可凝性氣體的彎管傳感器的安裝，這里主要考慮的安裝要點(diǎn)是這些介質(zhì)在常溫下會(huì)冷凝為液體，致使導(dǎo)壓管內(nèi)最終會(huì)積滿液體。因此當(dāng)彎管傳感器不是采用水平轉(zhuǎn)水平的安裝狀態(tài)時(shí)，就必須對(duì)由兩個(gè)引壓口的高差所造成的引壓管內(nèi)液柱的高差進(jìn)行遷移補(bǔ)償。這一遷移補(bǔ)償?shù)木仁潜ＷC該測(cè)量系統(tǒng)精度的最重要的條件之一。由于工藝管道內(nèi)介質(zhì)的密度很小（因?yàn)樗鼈兪瞧?、氣體狀態(tài)），而導(dǎo)壓管內(nèi)的介質(zhì)密度很大（它們是液體狀態(tài)），這兩種介質(zhì)的密度相差極大，因此差壓變送器的遷移量相對(duì)來說是比較大的，而彎管傳感器又是一種低差壓傳感器，在正常工作范圍內(nèi)它所能產(chǎn)生的差壓值比較小，于是如何保證差壓變送器的遷移精度就十分重要。
•  為了盡可能避免由于遷移不當(dāng)而造成測(cè)量附加誤差的發(fā)生，在測(cè)量這些介質(zhì)時(shí)建議采取了如下的技術(shù)措施。 在彎管傳感器的引壓口處一律加裝盤式冷凝器，以確保導(dǎo)壓管內(nèi)冷凝液液面的穩(wěn)定；
•  只要現(xiàn)場(chǎng)條件許可，彎管傳、感器采用水平轉(zhuǎn)水平的安裝方式，使彎管傳感器的兩個(gè)引壓口處于同一水平面上，從根本上消除需對(duì)差壓變送器進(jìn)行補(bǔ)償遷移的麻煩；
•  由于彎管傳感器兩個(gè)引壓口處于彎管的兩側(cè)，因此要想準(zhǔn)確保證兩個(gè)盤式冷凝器及取壓口在同一水平面上是不容易的，我們?cè)谶@里提供一個(gè)簡(jiǎn)易測(cè)量方法供用戶安裝時(shí)參考（如圖 5所示）。取一根足夠長的透明塑料管灌滿水，將塑料管兩端分放在彎管兩側(cè)兩個(gè)測(cè)壓口處，利用塑料管兩端可見的管內(nèi)水平液面仔細(xì)調(diào)整盤式冷凝器的高度，就可以方便地使兩個(gè)盤式冷凝器處于同一水平面上。
•  無論采用哪一種安裝方法，有一點(diǎn)是需要共同遵守的，那就是在系統(tǒng)正式運(yùn)行之前，必須將導(dǎo)壓管和變送器中的空氣排凈，這樣才能保證系統(tǒng)的正確運(yùn)行，因此，對(duì)有些測(cè)量液體的系統(tǒng)在導(dǎo)壓管的點(diǎn)需要加裝集氣罐，用以捕集運(yùn)行中可能進(jìn)入導(dǎo)壓管的微量氣體。鑒于同樣的原因，在設(shè)備安裝時(shí)，對(duì)于水平走向的導(dǎo)壓管必須保證其有 10：1 左右的傾斜度，傾斜的方向以有利于氣體返回主體管道或有利于進(jìn)入集氣罐為原則。
•  彎管傳感器前后直管段的要求
彎管傳感器前面直管段的要求為5D，后面直管段的要求為2D。若傳感器的前方為弱干擾源，其直管段還可相應(yīng)減小。
•  主機(jī)的安裝
主機(jī)可安裝在各種儀表盤或儀表箱的面板上，要注意儀表的良好接地。同時(shí)，主機(jī)的安裝也應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離強(qiáng)電、磁場(chǎng)干擾的環(huán)境，特別是主機(jī)正面方向不應(yīng)有強(qiáng)電、磁場(chǎng)干擾源存在。
系統(tǒng)的調(diào)試與投運(yùn) •  按系統(tǒng)配置的要求，檢查所有設(shè)備、管道、閥門、接頭、導(dǎo)線、接線端子、插頭等是否安裝齊全、正確、牢靠，且管道和設(shè)備沒有堵塞和泄漏現(xiàn)象， 導(dǎo)線沒有錯(cuò)接、短路和斷線 。必須確認(rèn)無誤后方能進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試工作。
•  給主機(jī)送電，在主機(jī)得電的同時(shí)主機(jī)也給各變送器供電，此時(shí)主機(jī)應(yīng)該顯示各變送器的相應(yīng)值，由于運(yùn)輸?shù)仍颍稍诖藭r(shí)對(duì)變送器進(jìn)行初步調(diào)零操作。
•  溫度和壓力變送器投運(yùn)十分簡(jiǎn)單，基本上接通導(dǎo)線和打開測(cè)壓閥門就可以正常運(yùn)行了。但對(duì)壓力變送器有一點(diǎn)需要注意，當(dāng)彎管流量計(jì)是測(cè)量蒸汽或其它可凝性氣體時(shí)，如果壓力變送器安裝位置離取壓口的垂直距離較大時(shí)，（一般變送器處于取壓點(diǎn)的下方）導(dǎo)壓管內(nèi)的液柱會(huì)造成壓力變送器示值偏高，因此必須對(duì)壓力變送器的零位進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚员ＷC壓力測(cè)量值的準(zhǔn)確性。
•  差壓變送器的投運(yùn)可按以下步驟進(jìn)行（以測(cè)量蒸汽介質(zhì)為例）：
•  將三閥組件正負(fù)壓閥關(guān)死，平衡閥打開，這時(shí)可進(jìn)行差壓變送器的零位調(diào)整；
•  打開彎管傳感器上盤式冷凝器后的一次閥，再打開兩側(cè)兩個(gè)排污閥，用蒸汽*吹掃導(dǎo)壓管，其目的一是清潔導(dǎo)壓管，二是將導(dǎo)壓管內(nèi)的空氣*排凈，直到認(rèn)為滿意為止。 （注意：此時(shí)三閥組件正、負(fù)閥必須關(guān)死）
•  這時(shí)關(guān)死排污閥，讓蒸汽在導(dǎo)壓管中自然冷凝，直到整個(gè)管道和盤式冷凝器內(nèi)全部充滿冷凝水為止。當(dāng)導(dǎo)壓管中已有足夠的冷凝水時(shí)，可將三閥組件的正負(fù)壓閥打開，平衡閥關(guān)死，讓冷凝水分別進(jìn)入差壓變送器正負(fù)壓室中。為保證差壓變送器正負(fù)壓室中的殘余空氣能全部排除干凈，可適當(dāng)打開正負(fù)壓室的排氣閥排氣， 但決不能讓蒸汽進(jìn)入差壓變送器的正、負(fù)壓室 。
•  由于冷凝水的積累需要一定的時(shí)間，因此開始差壓變送器的示值不會(huì)準(zhǔn)確，等冷凝水*充滿整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)（包括導(dǎo)壓管、差壓變送器的正負(fù)壓室和盤式冷凝器）后，差壓變送器的指示即會(huì)趨于正常。
•  所有變送器都投運(yùn)正常后，即可進(jìn)行主機(jī)的正式投運(yùn)操作。其步驟如下：
•  先檢查、設(shè)定或修改各有關(guān)參數(shù)值。（如：彎管傳感器管徑、差壓、溫度、壓力等等），并確認(rèn)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相符無誤；
•  使主機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，這時(shí)主機(jī)開始進(jìn)行正常計(jì)算；
到此為止，系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。