如何有效解决“大管径小流量”的情况和缩径式涡街流量计应用方案

    在许多工矿企业的管道生产工艺中，存在着大量的管道内流体实际流量或流速偏低的情况出现，这种情况的产生，一般来说有以下几点原因：一是降低流体流速，可以有效地减小流体流动中的压力损失，减小驱动动力，·节约能源；二是考虑未来发展需要，未来生产规模存在扩大的可能，在设计之初便对未来的扩容作了充分的余量空间，把工艺管道设计得大一些；三是有些管道工作压力较高，虽然流量不小，但流速偏低。
 
    由于这些“大管径小流量”或“大管径低流速”的存在，给速度式流量计选用带来难题。某企业，一条 DN300 的输水管线，原来安装过孔板流量计和工业水表，由于流量太小两种仪表几乎都没有指示。经现场核实用水设备，几台用水设备的大用水量之和，不足 80m3/h ，而小流量只有 18m3/h 。大流量时， DN300 流量计的下限流速还不足 0.1m/s 。为此，建议对现场工艺管道进行缩管，把 DN300 管道缩径成 DN100 ，选用 DN100 的涡街流量计。安装后，既满足了用水的上限，又满足了用水的下限。又如某生产高压瓷瓶的加热炉，升温阶段需用天然气量为 1200Nm3/h(101.325kPa, 20 ℃）保温阶段需用天然气 150Nm3/h ，计量总管的管径为 DN80 ，工作压力为 0.3MPa ，温度为 25 ℃。原选用孔板流量计，因流量范围不能满足要求，改选用涡街流量计。选表时，用气态方程把标态流量换算成工况流量，换算后的工况流量范围为 38.5 － 308m3/h ，在这一流量范围内如按原工艺管道选择 N80 的涡街流量计，上限没问题，但下限就不能满足要求。而如选用 DN50 的涡街流量计，则上、下限流量都可满足要求。实践中，经缩管改用 DN50 ，效果很好。
 
    尽管涡街流量计有量程范围宽的特点，但它的下限流速不能太低。一般情况下，测量液体时下限流速为 0.3 一 0.5m/s ；而测量气体时下限流速为 3 一 5m/s 。很多现场，工艺管道内低流速远比上述数值低。为满足测量要求，就需要对现场的工艺管道进行缩管。
 
    现场的同类问题大量存在，缩管可以有效地解决实际的流量测量问题。但是缩管也给客户增加了麻烦，有的客户没有现成的管道，为购买一段合适的管道需花费不少的精力，并增加安装工作量和成本。若制造厂根据客户提供的流量参数，直接向客户提供缩径式涡街流量计。对客户来说，既能测量更小的流量，又简化了安装，节约了安装费用。同时，对制造厂来说，向客户提供了合适的仪表，减少了现场服务，用户满意，提高了企业信誉。所以，这是一种佳方案，双赢的选择。
 
    采用缩径方式，向客户提供成套涡街流量计的作法，在国内起源于 20 世纪 90 年代初。根据客户提供的现场参数，按一定的收缩比，做成带收缩段和扩张段的涡街流量计组件，连同收缩段和扩张段一起进行出厂标定，并向用户提供涡街流量计组件的仪表系数。现在把组件直接做成一体式的仪表是一种进步。
 
    一台 DN40 的涡街流量计，在 DN40 实验管道标定时，在满足精确度 1 ％时，量程比为 8 ： 1 。而采用仪表前加 DN50-DN40 收缩段后，装在 DN50 试验管道上测试，由于收缩段的整流作用，．在满足 1% 精确度时，量程比达到 15:1.
 
    采用DN80- DN50 收缩段和 DN80- DN40 收缩段，分别在 DN80 试验管道上进行实验。在涡街流量计上游阻流件形式为同平面内两个 900 弯头，直管段长度为 3D; 下游直管段为 2D 条件下，仪表系数 K 的偏移仅 0.7% 。而同样直径的涡街流量计如果不装收缩段，在同平面两个弯头条件下，上游直管段长度为 8D 时，仪表系数偏移为 2.0% 。
 
    缩径型涡街流量计的测量管由收缩段、测量段和扩张段三肠分组成，采用直线收缩段，效果虽然不如维氏曲线收缩段效果好，但加工简单，成本低。所以，目前采用直缩段比较多。

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