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TTWGF濕氣兩相流量計原理介紹





測量原理


    濕氣兩相流量計的測量傳感器是經計算流體力學優化設計并具有專利技術的長喉徑三差壓文丘里管,其原理與取壓位置如圖1所示:三差壓分別為文丘里上游與喉部形成的前差壓ΔPF、喉部與下游形成的后差壓ΔPB以及上、下游之間形成的總壓損ΔPLoss

                           

1  文丘里濕氣測量原理圖

    2  液相體積含率與差壓比值的關系 

濕氣總流量:

           


式中:ρm為氣液兩相平均密度

         β為文丘里孔徑比

         d為文丘里喉部直徑

         C為文丘里流量系數

如圖2所示,研究發現流過長喉頸文丘里管的濕氣液相體積含率,

即濕氣中液相含率LVF%與前差壓ΔPF和后差壓ΔPB之比相關。

同時還發現濕氣中液相含率LVF%還與總壓損ΔPLoss和前差壓ΔPF之比相關,特別是該壓差之比對于0.7%以下的低含液率極為敏感。

液相體積含率


獨創技術----- “三差壓雙比值”液相含率測量技術。兩個差壓比值均可以測量液相含率LVF%,本儀表采用加權平均給出最終測量的液相含率LVF%,而其權重依賴于所測工況條件。

則濕氣的液相流量:

        氣相流量:


產品結構


TTWGF濕氣兩相流量計”包含長喉頸文丘里流量計量管、壓力/差壓/溫度變送器、兩相流量智能計算儀、通訊單元等構成,可采用多種供電方式,如圖所示。本儀表還可以提供遠程操作平臺的軟件和硬件。

系統構成




產品規格與技術參數


n 測量值:氣相瞬時流量、液相瞬時流量、氣相累積流量、液相累積流量

n 測量精度:氣相±2%~±5%(R.)、液相±10%  (R. FS)

n 量程比:10:1

n 計量管口徑:DN50/DN80/DN100/ DN150

n 壓力等級:2.5~25MPa

n 環境溫度:-30~70

n 壓力損失:<30%(相對壓損);<50KPa(絕對壓損)

n 計量管材質:304(標準型)

L245NB/L245NCS/316L/雙相鋼等(根據用戶定制)

n 芯體材質:304(標準型)

各種表面耐磨材質或防腐材質(根據用戶定制)

n 尺寸/重量:固定安裝式:長×寬×高=1160×355×610(mm)  重量:0.2

DN50  移動撬裝式:長×寬×高=1450×944×1050(mm) 重量:0.4

n 安裝方式:固定安裝式、移動撬裝式

n 連接方式:法蘭連接、油壬連接或高壓膠管連接

n 計算單元:核心MSP430單片機,具有氣/液兩相瞬時、累計流量的計算、顯示、存儲、通訊功能,同時可在線顯示現場壓力、溫度及具有超限報警功能等。

n 遠程操作平臺:與流量計配套使用,遠程實時監控現場儀表信息。

n 防爆等級:ExdBT6 Gb

n 防護等級:IP66

n 供電:24VDC220V

n 功耗:<5W

n 數據輸出方式:SD卡拷貝數據/ RS 485(可選)

n 輸入介質參數:氣相相對密度和液相混合密度


出廠檢定


TTWGF濕氣流量計產品出廠需經過嚴格的檢定過程,包含水流量流出系數的檢定、濕氣流量檢定兩個環節。

1)水流量檢定

由于本產品采用的長喉頸文丘里管屬于非標準節流件,因此在進行濕氣測量特性檢定前需要進行水流量檢定,以確定本臺長喉頸文丘里產品的流出系數和制造質量。

    水流量標定在天津大學水流量標準裝置進行,采用稱重法。裝置不確定度為0.05%,采用帶溢流堰高位水塔穩壓,流量穩定性為0.1%,水流量范圍為5L/h~800 m3/h,測試管道口徑有4、6、10、15、25、40、50、80、100、150、200、250、300mm13種。裝置局部結構示意如圖

天津大學水流量標準裝置結構圖

       水流量標定測試共測試6個流量點,每個流量點檢定3次,流速范圍為0.5~6m/s,雷諾數范圍為3~26×104,共進行3次檢定,3次檢定后系數平均值作為本臺產品的流出系數。

    在流量計出廠時會附有下表所示的水流量檢定記錄。



 水流量裝置檢定記錄示例


(2)濕氣流量檢定

濕氣檢定在天津大學流量實驗室的濕氣標準裝置完成,該裝置參考了英國國家工程實驗室NEL同類裝置的工作原理進行設計與建造。采用獨特的雙閉環工作原理,氣相閉環,液相閉環,原理該濕氣標準裝置目前為國內獨家,具有發明專利。裝置為標準表法,所采用的標準表均通過本實驗室獨立的氣相流量標準裝置(不確定度0.2%)與水流量標準裝置(不確定度0.05%)進行溯源,因此能夠保證本產品最終檢定數據的可靠性。

實驗裝置的測試介質為空氣和水,氣相標準表精度為1.0 %,液相標準表精度為0.3%,壓力最大可達1.6MPa,氣相流量可調節范圍為3-1000m3/h,液相流量可調節范圍為0.05-8m3/h,工作溫度為25±5。回路壓損承載能力200KPa,測試臺位有水平管段:DN32DN50DN80DN100,豎直管段:DN50

產品在濕氣流量標準裝置的檢定,首先進行含液率為零的檢定,即干氣檢定,以給出該臺產品的可膨脹系數ε作為濕氣流量下測試點基準。

干氣檢定共7個壓力點,每個壓力點下6個流量點,每個流量點檢定3次,流速范圍為3~15m/s,共進行3次檢定,獲得3次檢定的系數,取三次系數的平均值與水流量檢定流出系數作比較,可以得到ε濕氣流量下測試點基準。




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