一体式涡街质量流量测量装置

发布者:朱佳媛发布时间:2016-01-11浏览次数:236

随着科学技术的发展,人类逐步进入了信息社会,信息工业已显示出其强大的生命力。信息工业有三大支柱,检测技术、通讯技术和计算机技术,这三者缺一不可。与通讯和计算机技术相比,检测技术仍处于落后状态。从信息论的观点来看,检测技术是获得、转化各种信息的主要技术,是进行信息传递的基础。可以想象,如果最初获取的信息不可靠,即使后续处理技术再先进,所得到的结果也是毫无意义的。所以大力发展检测技术势在必行。而作为检测技术的重要组成部分,流量检测技术占有重要的地位。据统计,在大多数工业系统中,流量这一过程参数占所检测参数的30%~40%。就目前投入工业应用的流量计来看,大部分为体积流量计。即测量的是单位时间内流体流过的体积。而在生产实际中,如工业生产的配比和品质控制、物料和能量平衡以及贸易储运等方面,往往需要知道流体的质量流量。经过几十年的努力,人们开发了有工业实用价值的质量流量计。随着质量流量仪表进入工业实用阶段,石油、化工、食品、能源等部门纷纷选用质量流量仪表,以提高生产效率和经济效益。例如一台直接式质量流量计可以分别测量进入配比反应器的多种流体,提高配比率的精度,节约原料,又可取消多种流体各自管道上的流量仪表。又如在供热系统中,以质量流量计量比目前的体积流量计量更合理。

常用的质量流量测量方法主要有直接法和间接法。

直接检测与质量流量有关的量来反映质量流量的大小为直接法。由于受原理和结构上的限制,在直接检测方法中,目前在工业上只有热式质量流量计和科里奥利质量流量得到了应用。热式质量流量计是由外热源对被测流体加热,测量因流体流动而造成的温度变化来反映质量流量,或利用加热流体时流体温度升高所需能量与流通质量流量的关系来测量流体质量流量。对于这种流量计,气体的定压比热和热传导系数对测量较大影响,因此,这种流量计精度一般不高,对于两相流和多组分气体,这种流量计将无能为力。

科里奥利质量流量计(CMF)是基于科氏力原理发展起来的。这种流量计具有精度高、量程比高、对速度分布不敏感而无上下游直管段要求等优点。但CMF也有固有的缺点,它不适合测量低密度、低压流体,更不能用在两相流体的测量中,此外,这种流量计体积重量大,压力损失大,对外界振动较敏感,大部分对安装固定要求较高。

间接法是同时测出流体的体积流量、压力和温度,然后利用流量积算仪计算求出流体的质量流量。这种测量方法种类繁多,一般是在体积流量测量的同时,测量出流体的温度和压力,这种测量装置一般需要一定的直管段。因此,根据这种方法制成的流量计来缺点是,测量装置的体积均较大,且无法处理两相流工况。

就整个流量仪表发展状况来看,气体的流量测量问题还远未解决,特别是气体质量流量的测量更急需发展。由其是大管径、大流量、高温介质的质量流量测量,以及带有两相流的双参数测量等均是非常急需而又没有很好解决的问题。本项目发展了一种流量计可进行大管径、大流量、高温介质的质量流量及气液两相流工况的测量,产品具有新颖性、实用性和独有性,有大量的市场需求,因而,市场前景非常好。

利用涡街方式测量气体质量流量是目前研究的热点之一,其原因是涡街流量计具有量程比高,压力损失小,精度高等优点,主要的方法有如下几种,(1)涡街差压法,该法是利用涡街流离计测量测量体积流量,然后测量涡街前后的压差,经过换算得出工质的质量流量。这种方法的缺点是,涡街前后的压差较小(这是涡街流量计的优点),使得压差读数很小,此外,测量系统的结构庞大,原因是涡街流量计前后要求一定的直管段,压差测点之间的距离必须大于这个直管段,一般情况下前后直管段长度为15倍的管径,这样这套测量系统必定很大。如遇到较大的管径,受场地的限制测量可能无法进行。(2)利用涡街流量计加温度压力补偿的方法测量质量流量,这种方法的缺点与前一种方法类似,结构庞大,需有15倍左右的直管段要求,一般需两个测量仪表,也不能适应两相流工况。(3)除利用涡街发生体外,还在涡街发生体内部设计了一个可动部件,这个部件会随旋涡脱落压力的变化而移动,利用这个移动量反映流体压力的大小,这种方法是结构紧凑,但由于内部的可移动部件使得结构复杂,且移动部件对压力的响应有一定的误差,因此,测量精度也会受到影响,不能适应两相流工况。目前市场上还未见有结构紧凑的一体化涡街式可用于两相流的高温质量流量测量装置。本装置为一种一体式的涡街质量流量计,测量温度可达350,并可适应两相流工况。这是一种较新的测量装置,它可用在目前流量计无法测量的工况,这种流量计有非常广阔的市场前景。

    该产品是市场急需而目前市场又是空白的产品,其经济效益和产业化前景非常可观,产品的使用领域主要在电力、石油、化工、供热等领域。该装置也已获得国家发明专利授权(专利号:ZL99116801.1)及上海市技术发明三等奖。

能源与机械工程学院 李永光