大量程比流量测量方案-论文.doc

大量程比的流量测量方案周人 （上海科洋科技发展有限公司，200120）摘要：本文讨论大量程流量的测量方案，并已经在实际应用中获得应用，实践表明采用本测量方案能够保证足够的测量精度，并可应用于贸易结算等场合。关键字：流量测量 A+K平衡流量计 大量程比测量Flow Measurement Solutions of Large Range RatioZhou Ren (Shanghai Keyontechs Development Co., Ltd., 200120)Abstract: This dissertation is to discuss about flow measurement solutions of large range ratio, which have been used in the practical application. Practice shows this measurement solutions can guarantee adequate measurement accuracy, and can be applied in area of trade settlement, etc.Keywords: flow measurement, A+K balanced flow meter, measurement of large range ratio在工业生产过程中，一些物料流量的计量范围很宽，例如，天然气贸易结算、蒸汽流量结算等，它们最大流量与最小流量之比可达几十比一，甚至高达300：1等。采用一般的流量计无法实现。为此，需要研究大量程比的流量测量方案。一 设计原则根据应用要求，对大量程比流量测量提出如下设计原则。 高精度：应获得高精度的测量结果。 经济性：尽量提高性能价格比。 易操作性：容易操作和实现。 标准化。符合管道标准。根据节流装置的一般计算公式，有 （1）因此，可从下列三方面进行考虑，并设计大量程比流量测量方案。 经济性考虑。采用三根并行管道分别测量小、中和大不同流量。为降低成本，采用同一变送器进行不同管道的流量测量。例如，当管道直径是原管道直径的2.5倍，采用同一变送器和差压值，由于被测流体特性没有变化，因此，可测量的流体最大流量是原管道最大流量的6.25倍。 高精度考虑。为提高精度，可假设对每根管道的流量测量范围定为6:17:1。 标准化考虑。为提高精度，管道直径的标准系列按国家标准系列。即管道直径系列值为15mm、20mm、25mm、32mm、40mm、50mm、65mm、80mm、100mm、125mm、150mm、200mm、250mm、300mm、400mm、500mm等。二 测量方案采用图1所示（蒸汽）大量程比流量测量方案。根据被测流体（气体、蒸汽或液体）的特性，根部取压位置可确定在管道水平、上方或下方。图1 大量程比蒸汽流量测量方案SSS大管道中管道小管道根部阀平衡罐电磁阀排污阀差压变送器中管道小管道节流装置大管道切断阀组 管道管径的配对。根据表1所示蒸汽流量与管道、压力的关系，列出表2所示的三根管道管径配对表。表1 蒸汽流量、管道和压力的关系压力（bar）流速（m/s）流量（kg/h）15202532405065801001251502002503000.71525407121816253725456840721065910016710918229816628742625043063043171611086801145171210061575171217082816453227914629725138526204103231.01525408121917263929487143721126510017211219831118730846726041561047073011506941160180010201660250018643099481528144869733340456751103705.015254022365949811318713522512821133818730849535254885552688513507701265180012952110351021053540540028355150787055488865137618586142682320511947200513224410.0152540416610495145216155257408250405615372562910626990163510121530254514652205360024953825623039956295988058608995143909994159662662116172258604101122713358905756014.0152540508512612119530520533155531052082546574012108101375219512702080342518703210473532205200851052158500130507390125601863012921217203554820538341395488329016472187653417.01525406010215114523436624639766637262499055888814529721650263415242496411022443744568238646240102126258102001566088681507222356155052606442658246464096765860348195666291841表2 管道直径选用匹配表最小管道管径（mm）101520253240506580100125中间管道管径（mm）3240506580100125160200250300最大管道管径（mm）80100125160200250300400500650800例如，采用DN=15100的配对方案，流速比约2.6:1，则最大流量与最小流量之比可达160左右。如果流速比达6:1，而A+K平衡流量计本身量程比可达10:1，故总的最大流量与最小流量之比可达400:1。 实施方案。采用本公司的A+K平衡流量计的节流装置对流量进行测量。选用一台差压变送器。实施方案见图1。切断阀组可选用电磁阀或电动阀，也可选用电磁阀和气动O型切断阀组合，安全应用场合选用隔爆电磁阀和气动切断阀。可采用PLC或DCS实现量程的切换。图2是部分实施方案的PLC程序。图2 PLC实施方案的程序程序中，差压信号经A/D转换和数字滤波后，送SQRT开方后作为流量值Q，它与最小管道的95%满量程值Q1比较，如果大于等于Q1，表示小管道应切换到中管道，因此，当满足切换条件后RS_1，使A为1，SEL函数在A为0时，输出QSHOW（显示流量）等于IN0，即流量值Q，该信号反送IN1，用于保持，当A为1，输出QSHOW等于切换前的值，即切换时保持切换瞬时的流量值Q。流量值Q与Q1比较，如果小于条件满足，表示应打开小管道有关电磁阀和切断阀组，因此，用LT比较，当小于条件满足，A2为1，A2为1，经RS_2，打开VSMALL（有关小管道的阀），当Q大于等于Q1，则A为1，使VSAMLL关闭，同时，A经RS_3打开中等管道的有关阀VMIDDLE。三 结束语对小流量测量的双变送器测量方案是采用两个不同量程的变送器，连接到同一管道，当小流量时用小量程变送器，大流量时用大量程变送器，这种测量方案可克服小流量时因变送器环节的增益剧增，造成微小差压变化时，流量有很大变化的弊端，因此，该测量方案在小流量时用小量程变送器测量，能够提高流量测量的精度。通常可将切换流量值设置在满量程的30%。但该测量方案没有从根本上解决小雷诺数造成的流出系数非线性问题。本测量方案虽然有三根管道，但该测量方案能够根据流量的大小自动切换，实现精确的流量测量，保证流出系数在应用范围内基本不变。因此，在诸如天然气贸易结算等领域有广泛的应用空间。参考文献：1 NASA. PTK-803 Thermodynamic and transport analysis of a Bernoulli flow meter system for any real fluid. 2006.2 上海科洋科技发展有限公司.平衡流量计产品说明书.2010.3 GB/T 2624.2 用安装在圆形截面管道中的差