通常流量计与管道通过法兰连接,而插入式流量计(ISF)在管道上开设窗口,插入管道中进行流量测量。插入式流量计的价格远低于满管流量计,而且重量轻,压损小,易于安装和维修,广泛用于水、空气、煤气、天然气和蒸汽等介质计量,尤其对大口径管路流量测量,插入式流量计发挥着重要作用。
插入式流量计分为单点测速型和均速管型。
单点测速型插入式流量计结构如图1-4-49所示,由测量头、插入杆、插入机构、转换器和仪表表体组成。插入机构由连接法兰、插入杆提升机构及关闭阀等组成,可在不断流的情况下将测量头提升到管道外,以便检查维修。一般大口径插入式流量计产品出厂时不带仪表表体,现场在测量管道上开设窗口,直接把转换器、插入机构、插入杆和测量头等安装在管道上。
图1-4-49 单点测速型插入式流量计结构
(1)单点测速型插入式流量计分类
单点测速型插入式流量计,按工作原理分为插入式涡轮、涡街、电磁、热式、靶式、皮托管、皮托文丘里管、S形皮托管等;按结构形式分为断流取出型和不断流取出型;按用途分为普通型、防爆型、防腐型和高温型;按测量介质分为液体型、气体型和蒸汽型。
(2)单点测速型插入式流量计的特点
①结构简单,重量轻,制造成本低,口径越大此优点越突出。
②安装方便,可设计为不断流取出型结构,便于检修、更换。
③压损小,对于大口径压损可忽略不计;测量探头类型多,因此适用的流体种类和工作状况广泛;可设计为便携式流量计,在具有插入窗口的管道任意位置进行测量。
④校验简便,一般仅校验测量头,校验装置口径无需与流量计口径对应,校验装置为中小口径;一种规格的测量头可用于多种口径的管道,可减少用户备用仪表数量。
⑤仪表特性受流体流动特性影响较大,现场需有较长的直管段;仪表测量精确度较低±(2.5~4)%FS。
(3)单点测速型插入式流量计选用
①影响测量头精度的主要是仪表系数:流量计的精度取决于修正系数,如流速分布系数、阻塞系数、干扰系数。
②流量计使用现场条件影响修正系数:流量计上游侧阻流件;流量计上、下游直管段长度;管道粗糙度;管道实际内径。
(1)均速管型插入式流量计结构特点
均速管型插入式流量计目前主要是差压式均速管流量计。不断流取出型差压式均速管流量传感器的结构如图1-4-50所示,包括均速管、插入机构和取压装置等部件,在不断流的情况下将均速管由管道中取出,以便维修或更换。一体化智能差压式均速管流量计结构如图1-4-51所示,将均速管、差压传感器、压力传感器、温度变送器、流量积算器集成为一体,可测差压、静压和过程温度,流量积算器可动态对测量结果进行温度、压力修正,从而提高了流量测量精度。
图1-4-50 差压式均速管流量传感器
图1-4-51 一体化智能差压式均速管流量计
均速管流量计的测量误差一般为±(0.5~2.5)%R,量程比为12: 1到20: 1,管道口径为8~16000mm。
均速管型插入式流量计,按工作原理分为差压式均速管流量计和热式均速管流量计;按结构形式分为断流取出型和不断流取出型;按用途分为普通型、防爆型、防腐型和高温型;按测量介质分为液体型、气体型和蒸汽型。
(2)均速管型插入式流量计选用
流量计检测件几何形状及尺寸未标准化,需逐台实流校验确定其流量系数。对于大口径,由于缺乏校验设备,其流量系数的精确度较难以保证。选用步骤如下。
①使用条件:管道内径、材料、厚度;流量范围(最小流量、最大流量、常用流量);流体种类及特性(如密度、黏度、腐蚀性、洁净程度);流体工况(温度和压力范围);管道条件(直管段长度、安装方向)。
②计算最大和最小雷诺数。
③流动状态检验,流量计需在充分发展湍流状态下工作。
④依据流量方程计算差压值,选择差压变送器。
⑤根据压力上限、温度范围,按照产品允许范围选用。
⑥检验产品允许的最大差压和共振频率区。
(3)均速管型插入式流量计安装使用
①差压式均速管流量计可以安装在管道的任何平面上(水平、垂直和倾斜等),安装中考虑测量介质对引压管线的影响。
②测液体的流量:对于垂直管道,流量计可安装在管道水平面,沿周围360°的任何位置上;对于水平管道,流量计的引压接头必须位于管道中心线以下。
③测气体的流量:对于垂直管道,流量计可安装在管道水平面,沿周围360°的任何位置上;对于水平管道,流量计的引压接头必须位于管道中心线以上。
④测蒸汽的流量:对于垂直管道,流量计可安装在沿管道周围的水平面上,应保证正负压引压接头应处于同一水平面上。
⑤均速管表面应定期清洗。
⑥均速管安装的迎流偏角应小于7°,俯仰角亦应小于7°。