一、概述
均速管流量傳感器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(chǔ)上發(fā)展起來的?？蓽y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，運行成本極低，備受用戶青睞。
傳感器是由檢測桿、取壓口和導(dǎo)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(shè)有多個測壓孔測量總壓平均值，在其背、側(cè)流面有測量靜壓測壓孔，分別由總壓導(dǎo)壓管和靜壓導(dǎo)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。
均速管流量變送器是由傳感器、引壓附件和差壓變送器、壓力變送器、流量積算儀等配套組成的流量計。
均速管流量傳感器配上我公司生產(chǎn)的差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器以及流量積算儀即可組成各種類型的均速管流量計。也可采用任何廠家生產(chǎn)的差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器以及流量積算儀組成各種類型的均速管流量計。
二、工作原理
均速管流量傳感器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(zhǔn)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*，分別反應(yīng)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(dāng)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(yīng)沒有旋渦，整個截面的靜壓可認(rèn)為是常數(shù)，在傳感器的背面或側(cè)面設(shè)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(fù)壓室。正、負(fù)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(guān)系。在此關(guān)系的基處上，可由伯努利方程和連續(xù)性方程推導(dǎo)得到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(zhì)量流量
α：傳感器結(jié)構(gòu)系數(shù)
△P：差壓值ε：流體膨脹系數(shù)
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(biāo)準(zhǔn)裝置上標(biāo)定得知，并在出廠時在合格證書上注明。
三、傳感器的基本結(jié)構(gòu)，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、型譜規(guī)格及使用要求
3.1、型譜規(guī)格
|
| 型譜規(guī)格 | 說明 | ||||||
| ZY-HLV- | | 均速流量傳感器 | ||||||
| 傳感器類型 | W | | 威力巴流量傳感器 | |||||
| D | | 德爾塔巴流量傳感器 | ||||||
| A | | 阿牛巴流量傳感器 | ||||||
| 介質(zhì)類型 | Y | | 液體 | |||||
| Q | | 氣體 | ||||||
| Z | | 蒸汽 | ||||||
| 流體溫度 | | 2 | | ＜ | ||||
| 5 | | ＜ | ||||||
| 流體壓力 | | 1 | | ≤1.6MPA | ||||
| 2 | | ≤2.5MPA | ||||||
| 3 | | ≤4.0MPA | ||||||
| 4 | | ≤6.3MPA | ||||||
| 5 | | ≤10.0MPA | ||||||
| 6 | | ≤25.0MPA | ||||||
| 結(jié)構(gòu)類型 | | 1 | | Ⅰ型，詳見 | ||||
| 2 | | Ⅱ型，詳見 | ||||||
| 3 | | Ⅲ型，詳見 | ||||||
| 4 | | Ⅳ型，詳見 | ||||||
| 5 | | Ⅴ型，詳見詳 | ||||||
| 精度 | | 1 | | 1.0級，詳見 | ||||
| 2 | | 1.5級，祥見 | ||||||
| 3 | | 2.5級，詳見 | ||||||
| 連接方式 | | 1 | | 螺紋連接 | ||||
| 2 | | 法蘭連接 | ||||||
| 口徑 | | S | 用數(shù)字表示，祥見 | |||||
3.2、型譜規(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，如下圖所示
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(yīng)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(cè)位上。如下圖三所示
3.2.3、Ⅲ型，適用于90～1800㎜的管道（圖四）。
當(dāng)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(dāng)管徑很大時，且流速很高時，應(yīng)在管道直徑的另一端安裝一個支撐，加強鋼性。
此類結(jié)構(gòu)適用范圍寬、拆卸很方便。當(dāng)流速大、被測介質(zhì)壓力高時，應(yīng)當(dāng)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(dāng)適用于較臟的介質(zhì)。當(dāng)被測介質(zhì)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(zhì)應(yīng)與管道中的介質(zhì)相同，而壓力應(yīng)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*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）
準(zhǔn)確度等級 1.0 1.5 2.5 基本誤差限Ea ±1.0 ±1.5 ±2.5 重復(fù)性 ％ 0.1 0.2 0.5
3.3使用要求
3.3.1、被測流體應(yīng)充滿管道且流動穩(wěn)定。
3.3.2、被測的流體應(yīng)當(dāng)是單相的，其相態(tài)不變，對于
成分復(fù)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(yīng)大于3×104
3.3.4、應(yīng)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(yīng)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，安裝時必須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*，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(yīng)正對流速方向外，必須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(yīng)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(yīng)處于同一平面上，由圖六（a）所示；當(dāng)測量液體時，應(yīng)向下側(cè)傾斜安裝如圖六（b）所示；當(dāng)測量氣體的蒸氣時應(yīng)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(chǔ)，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，為了能得到一個理想的分布，必須在傳感器前后有一定長度的直管段（見下表）
| 序號 | 均速管流量傳感器安裝位置 | 上游側(cè)A | 下游側(cè)B | ||
| 有整流器 | 無整流器 | ||||
| 同一平面 | 不同平面 | ||||
| 1 | 有一個90°彎頭或三通 | 6D | 7D | 9D | 3D |
| 2 | 在同一平面內(nèi)有兩個90°彎頭 | 8D | 9D | 14D | 3D |
| 3 | 在不同平面內(nèi)有兩個90°彎頭 | 9D | 19D | 24D | 4D |
| 4 | 管道直徑改變（收或擴） | 8D | 8D | 8D | 3D |
| 5 | 部分開啟的閘閥、球閥或其它節(jié)流閥 | 8D | 8D | 8D | 3D |
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(yīng)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(zhǔn)確度下降。
4.1.3夾緊傳感器的裝置應(yīng)保證不泄露，不松動，不位移。
4.2維護
4.2.1傳感器應(yīng)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。
4．2.2可能產(chǎn)生故障的原因及清除辦法見下表：
| 序號 | 故障現(xiàn)象 | 產(chǎn)生的原因 | 清除辦法 |
| 1 | 無差壓信號輸出 | 1、高低壓閥未打開 | 1、打開高低壓閥 |
| 2、高低壓平衡閥未旋緊 | 2、旋緊平衡閥 | ||
| 2 | 差壓信號輸出過小 | 1、導(dǎo)壓系統(tǒng)有泄漏現(xiàn)象 | 1、認(rèn)真查找，排除泄露 |
| 2、二次表量程選配不當(dāng) | 2、調(diào)小差壓變送器上限值 | ||
| 3 | 差壓信號輸出過大 | 1、二次表量程選配不當(dāng) | 1、調(diào)大差壓變送器上限值 |
| 2、背壓孔堵塞 | 2、清洗均速管，排除堵塞 |
六、均速管智能表配套方案選擇
5.1.1 ZY-HLV系列均速管流量感器。根據(jù)測量介質(zhì)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(shè)計生產(chǎn)的均速管流量感器
5.1.2 ZY-3351/1151DP系列差壓變送器或其它型號的差壓變送器
5.1.3 ZY-180系列壓力變送器或其它型號的壓力變送器
5.1.4 SWB系列溫度變送器或其它型號的溫度變送器
5.1.5 ZY-XMJA系列流量積算儀或其它型號的流量積算儀
以此組成的智能型均速管流量計，可帶溫壓補償，并能顯示瞬時流量、累計流量、管道內(nèi)介質(zhì)溫度、管道內(nèi)介質(zhì)壓力及差壓等值，備有通訊接口和4～20MA輸出。
