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弯管流量计
关键字：弯管流量计,流量计 |
HJ-WL弯管流量计是根据流体力学和动力学理论设计制造的新一代全新概念的差压式流量测量系统。HJ-WL弯管流量计广泛应用于冶金、化工、热电、纺织、制药、石油、天然气、造纸、烟草、食品加工、热力等行业的液体、气体、蒸汽的测量。可直接联入DCS系统，适用于各种工业现场,可作为长期监测流量的测量装置。弯管流量计主要由弯管传感器、专用仪表或DCS系统、差压变送器及一些管道阀门组件组成，当流量测量需温度压力补偿时，还应配备压力变送器、温度变送器、温度传感器。
一、弯管流量计产品特点
1、弯管流量计测量准确度高、重复性好：弯管流量计系统测量精度高达1％或1.5％，重复性准确度则高达0.2%。
2、无附加压力损失：弯管传感器没有任何插入件或节流件，因此在测量流量过程中不会对被测流体造成附加压力损失，可节省流体输送的动力消耗，节约能源。
3、适应性强：弯管传感器可在高温、高压、粉尘、振动、潮湿及其它恶劣环境中正常使用。
4、量程范围宽：流速测量范围：液体介质为0.2～12米/秒,蒸汽或气体介质为5～160米/秒的。管径范围：φ10～φ2000mm。
5、弯管流量计直管段要求不严格：直管段前五（5D）后二（2D）即可充分满足使用要求。
6、使用寿命长：弯管传感器耐温、耐压、耐腐蚀、耐磨损、耐振动性能好，并对微量磨损不敏感。传感器经特殊加工处理后寿命至少与管道寿命相同。
7、安装方便、耐磨损、免维护：由于弯管传感器对磨损不敏感，所以可以直接焊接安装在管道上，一次焊接完成后再也不存在泄漏等令人头痛的问题，不需维护。
二、弯管流量计主机特点：
1、多回路、多参数显示
2、触摸式按键,外形和结构设计新颖，操作方便
3、掉电保护功能，保护掉电后重要数据不丢失
4、完备的实时运算补偿和数字滤波功能，提高了系统测量精度和稳定性。
5、智能逻辑判断和自诊断功能
6、RS－232（或485）串行接口输出，可直接与其他仪表或计算机系统通讯联网，满足用户和外部设备之间的实时通讯，或者外部控制、打印功能。
7、标准（4－20mA）模拟量输出（可以根据用户需要选择）
8、热量累计功能，可用于测量水蒸气、供暖热水的累计热量
9、时钟功能，不受主机电源影响，能为用户提供准确的时间
10、体积小、低功耗、运行稳定、测量精度高
三、弯管流量计原理及组成：
其中：
α(R．D)：流量系数
△P：45°截面内、外侧压差
D：弯管内径
R：弯管弯曲半径
ρ：流体密度
流体流经弯管时，由于弯曲管壁的导流作用，其内侧流速增大，外侧流速逐渐减小，形成了各个过流断面的梯形速度分布规律，且在弯管45°截面处达到。如图所示。根据质量守恒定律、能量守恒定律和动量守恒定律，由于各质点流速的变化，就形成了弯管的内外侧压差△P。这个压力差在45°截面时达到稳定。流体平均速度与压差△P符合平方比例关系，流量愈大，差压愈大。因此当弯管传感器的几何结构尺寸确定之后，只要测取弯管45°截面的内、外侧压差△P和流体的密度ρ就可以确定流体的平均流速。
将流速乘以管道的截面积和流体的密度，流体的流量即可计算确定。
四、弯管流量计技术参数：
1.测量范围：
管径：Φ25～Φ2000mm
温度：0～500℃
流速：0.2～12.0米/秒（液体介质）；7～120米/秒（蒸汽或其他气体）
压力：0～5.5MPa
2.精度：
温度测量误差：0.2%；
压力测量误差：0.2%；
瞬时热量测量误差：小于2.0％F.S；
瞬时流量测量误差：小于1.5％F.S；
3.主机功耗：工作电源为220V时小于25W；
4.主机工作环境要求：
温度：－10～45℃；湿度：小于85％；
5.显示方式：
液晶显示，可显示实时时钟（T）、累计时间（∑T）、累计流量（Kt）、累计热量（GJ）；右侧由上到下分别为温度（℃）、压力（MPa）、瞬间流量（t/h）、瞬时热量（GJ/h）。还可根据具体要求进行相应的显示。
6.输出模式(订货时选择，没有说明时仪表不具备输出功能)：
A）RS－232或RS-485串行接口输出；
B）4～20mA标准信号输出。
7.报警功能（订货时选择，没有说明时仪表不具备报警功能）：主机可对流量、温度、压力、差压四种被测参数进行高、低限位报警，并有一对输出接点可供用户外接声、光报警用。
8.外形尺寸：160×80×200(mm)；
9.仪表主机重量：2kg
正常工作状态时显示功能及操作
Enter键为参数设置检查键；
>>键为自动循环显示键；
键为定点显示键；
1.多参数循环显示：
按一下循环键“>>”，主机就会进入循环显示模式，其循环显示的次序是：介质温度→介质压力→瞬时流量→瞬时热量→实时时间→运行累计时间→积累流量→积累热量→介质温度。循环显示时每个参数的显示时间为五秒钟。对于空气、煤气等则根据需要没有热量显示。
2.定点显示：
当主机处于循环显示状态时，为了更好地观察某个参数，可以在显示屏显示这个参数时，按一下定点显示键“>”，则主机变循环显示为定点显示，如果不在进行其它操作，主机将一直保持定点显示模式，这一设计将有利于该表作为过程流量计使用时长期检测瞬时流量的操作需要。在定点显示模式下要想重新恢复循环显示模式，只要再按一下循环键“>>”即可。
3.检查设置参数值：
所谓检查设置参数值就是在显示屏上循环显示各参数的预设值，一个循环结束后主机自动返回到显示测量值的正常运行状态。
具体操作解释如下：按一下参数设置检查键enter，主机即进入密码参数输入状态，按enter键略过密码，进入参数查看状态。这时显示屏前两位将显示参数的标志符，后五位则是该参数的设置值，其循序显示的次序见表一。然后，继续按enter键显示下一个参数。当所有参数的设置值按次序全部显示一遍后，主机返回到显示测量值的正常运行状态。
弯管流量计的基本组成除弯管传感器和主机之外，还需要配置差压变送器（必须配置）、压力变送器和温度变送器（可以根据被测对象的要求选配）以及其他配件。（参见附图）
差压变送器是用来检测弯管传感器产生的差压值，因此它是弯管流量计测量系统不可缺少的配件
系统是否配置压力和温度变送器，这要依具体的测量对象来决定。对于测量蒸汽或者其他气体介质的系统，在测量弯管传感器差压的时候，必须同时测量介质的温度、压力，以便能对蒸汽或者气体进行必要的实时温、压密度补偿，以保证系统的测量精度。因此，原则上必须配置温度和压力变送器；在测量液体介质的时候，只要介质的温度，压力不是太高或者太低，波动范围不大，液体的密度变化不是很大，系统可以不配置温度变送器和压力变送器及相应装置。
系统的其他构成组件
差压变送器配套使用的三阀组
测量蒸汽或者其他高温可凝性气体时增加的盘式冷凝器
弯管传感器上配套的针阀和旋塞阀
温度变送器配套的安装台、保护套管的温度传感器（Pt100）
压力测量口的截止阀和差压变送器的排污阀
其他安装材料：导压管（φ14×2的无缝钢管）和信号线（0.5左右的双芯屏蔽线）等（用户自备）
系统的安装对于压力、差压、温度变送器、温度传感器的安装，原则上只要是符合常规的安装规范就可以满足本系统的要求。具体的安装要求可以参看压力、差压、温度变送器及温度传感器的安装说明书，在这不作详细的介绍。
五、弯管流量计安装要求：
弯管传感器采用焊接法安装在测量管道的九十度转弯处，其空间安装状态原则上可以是任意的，也就是说弯管传感器在安装时没有严格的方位或方向要求，总体来说有以下四种安装状态可供选择：
水平转水平；
正压测在上垂直安装；
正压测在下垂直安装；
任意空间状态。
以上四种状态在弯管传感器安装时原则上都可以使用，但对于有些被测介质，选择适当的安装状态，既可以大大简化安装、调试工作，又对提高系统测量精度大有好处。因此如何正确选择弯管传感器的安装状态是十分重要的。具体表现为以下几个原则和方法：
对于测量一般液体介质的弯管传感器，它可以以任意状态的形式进行安装，这是因为管内液体与导压管内的液体几乎处于同样的工况条件下，无论弯管传感器两个引压口处于什么样的相对位置上（指上下关系），都不需要对差压变送器进行迁移和补偿，因此弯管传感器的安装方位与系统的测量精度无关。
对于测量热水或冷水（指管道内的液体温度与环境温度相差较大）的系统，如果这时弯管传感器不是采用水平转水平的安装状态，那么弯管传感器的两个引压口之间必然会有一高度差H值存在，由于主管道内液体与导压管内液体处于不同的温度条件下，其密度有一定的差别，为了提高系统的测量精度，必须对这一高差和温差所共同造成的差压变送器的偏差值进行迁移补偿。其迁移量可用下式计算：
ΔP=H（ρ1-ρ2）＊g
其中：
ΔP－差压变送器的迁移量；
H－两个取压口的高度差；
ρ1－导压管内液体密度；
ρ2－管道内液体密度；
g－重力加速度
具体采用正向迁移还是负向迁移要看管道安装的方位和管道内是热水还是冷水来决定。弯管流量计中采用计算机自动迁移补偿技术，根据固定高差H值和实测温度值实时计算导压管和主管道中流体密度差值，直接从差压变送器测量差压值中消除该差压误差。
测量蒸汽或其他可凝性气体的弯管传感器的安装，这里主要考虑的安装要点是这些介质在常温下会冷凝为液体，致使导压管内终会积满液体。因此当弯管传感器不是采用水平转水平的安装状态时，就必须对由两个引压口的高差所造成的引压管内液柱的高差进行迁移补偿。这一迁移补偿的精度是保证该测量系统精度的重要的条件之一。由于工艺管道内介质的密度很小（因为它们是汽、气体状态），而导压管内的介质密度很大（它们是液体状态），这两种介质的密度相差极大，因此差压变送器的迁移量相对来说是比较大的，而弯管传感器又是一种低差压传感器，在正常工作范围内它所能产生的差压值比较小，于是如何保证差压变送器的迁移精度就十分重要。
为了尽可能避免由于迁移不当而造成测量附加误差的发生，在测量这些介质时建议采取了如下的技术措施。在弯管传感器的引压口处一律加装盘式冷凝器，以确保导压管内冷凝液液面的稳定；
只要现场条件许可，弯管传、感器采用水平转水平的安装方式，使弯管传感器的两个引压口处于同一水平面上，从根本上消除需对差压变送器进行补偿迁移的麻烦；
由于弯管传感器两个引压口处于弯管的两侧，因此要想准确保证两个盘式冷凝器及取压口在同一水平面上是不容易的，我们在这里提供一个简易测量方法供用户安装时参考（如图5所示）。取一根足够长的透明塑料管灌满水，将塑料管两端分放在弯管两侧两个测压口处，利用塑料管两端可见的管内水平液面仔细调整盘式冷凝器的高度，就可以方便地使两个盘式冷凝器处于同一水平面上。
无论采用哪一种安装方法，有一点是需要共同遵守的，那就是在系统正式运行之前，必须将导压管和变送器中的空气排净，这样才能保证系统的正确运行，因此，对有些测量液体的系统在导压管的高点需要加装集气罐，用以捕集运行中可能进入导压管的微量气体。鉴于同样的原因，在设备安装时，对于水平走向的导压管必须保证其有10：1左右的倾斜度，倾斜的方向以有利于气体返回主体管道或有利于进入集气罐为原则。
弯管传感器前后直管段的要求
弯管传感器前面直管段的要求为5D，后面直管段的要求为2D。若传感器的前方为弱干扰源，其直管段还可相应减小。
主机的安装
主机可安装在各种仪表盘或仪表箱的面板上，要注意仪表的良好接地。同时，主机的安装也应尽可能远离强电、磁场干扰的环境，特别是主机正面方向不应有强电、磁场干扰源存在。
系统的调试与投运•按系统配置的要求，检查所有设备、管道、阀门、接头、导线、接线端子、插头等是否安装齐全、正确、牢靠，且管道和设备没有堵塞和泄漏现象，导线没有错接、短路和断线。必须确认无误后方能进行系统调试工作。
给主机送电，在主机得电的同时主机也给各变送器供电，此时主机应该显示各变送器的相应值，由于运输等原因，可在此时对变送器进行初步调零操作。
温度和压力变送器投运十分简单，基本上接通导线和打开测压阀门就可以正常运行了。但对压力变送器有一点需要注意，当弯管流量计是测量蒸汽或其它可凝性气体时，如果压力变送器安装位置离取压口的垂直距离较大时，（一般变送器处于取压点的下方）导压管内的液柱会造成压力变送器示值偏高，因此必须对压力变送器的零位进行适当的修正，以保证压力测量值的准确性。
差压变送器的投运可按以下步骤进行（以测量蒸汽介质为例）：
将三阀组件正负压阀关死，平衡阀打开，这时可进行差压变送器的零位调整；
打开弯管传感器上盘式冷凝器后的一次阀，再打开两侧两个排污阀，用蒸汽彻底吹扫导压管，其目的一是清洁导压管，二是将导压管内的空气彻底排净，直到认为满意为止。（注意：此时三阀组件正、负阀必须关死）
这时关死排污阀，让蒸汽在导压管中自然冷凝，直到整个管道和盘式冷凝器内全部充满冷凝水为止。当导压管中已有足够的冷凝水时，可将三阀组件的正负压阀打开，平衡阀关死，让冷凝水分别进入差压变送器正负压室中。为保证差压变送器正负压室中的残余空气能全部排除干净，可适当打开正负压室的排气阀排气，但决不能让蒸汽进入差压变送器的正、负压室。
由于冷凝水的积累需要一定的时间，因此开始差压变送器的示值不会准确，等冷凝水完全充满整个测量系统（包括导压管、差压变送器的正负压室和盘式冷凝器）后，差压变送器的指示即会趋于正常。
所有变送器都投运正常后，即可进行主机的正式投运操作。其步骤如下：
先检查、设定或修改各有关参数值。（如：弯管传感器管径、差压、温度、压力等等），并确认与现场实际情况相符无误；
使主机进入正常运行状态，这时主机开始进行正常计算；
到此为止，系统进入正常运行状态。 |
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