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1980年之前,美國、德國、日本等國的學(xué)者都對彎管流量計作了大量的實驗研究,發(fā)表了許多論文,取得了階段性成果。但由于實驗數(shù)據(jù)不足,對流量系數(shù)沒有取得決定性的進(jìn)展,使彎管流量計成為系列商品的目的始終沒有達(dá)到。

1959年,冶金部鋼鐵研究院馬竹梧先生發(fā)表了《煉鐵爐各個風(fēng)口鼓風(fēng)流量的連續(xù)測量》論文。

1988年,河北理工大學(xué)李志教授帶領(lǐng)的科技團(tuán)隊,開始彎管流量計的研究。

1991年,建廠生產(chǎn)彎管流量計。

1994年,通過國家定型鑒定。

2001年,列入重點國家級火炬計劃項目。

2012年,已經(jīng)形成大規(guī)模成熟的系列的工業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品。

彎管流量計巧妙的利用管道本身的特性,在不增加任何節(jié)流件、阻流件和中間媒介的情況下,利用管道的自然轉(zhuǎn)彎,因勢利導(dǎo),解決了流量計量的問題,實現(xiàn)了輸送和計量的和諧統(tǒng)一。

彎管流量計型號為:SYWL,是根據(jù)流體力學(xué)和動力學(xué)理論設(shè)計制造的新一代全新概念的差壓式流量測量系統(tǒng),廣泛應(yīng)用于冶金、化工、熱電、紡織、制藥、石油、天然氣、造紙、煙草、食品加工、熱力等行業(yè)的液體、氣體、蒸汽的測量,可直接聯(lián)入DCS系統(tǒng),適用于各種工業(yè)現(xiàn)場,可作為長期監(jiān)測流量的測量裝置。彎管流量計主要由彎管傳感器、專用儀表或DCS系統(tǒng)、差壓變送器及一些管道閥門組件組成,當(dāng)流量測量需溫度壓力補(bǔ)償時,還應(yīng)配備壓力變送器、溫度變送器、溫度傳感器。

無附加壓力損失:彎管傳感器沒有任何插入件或節(jié)流件,因此在測量流量過程中不會對被測流體造成附加壓力損失,可節(jié)省流體輸送的動力消耗,節(jié)約能源。

適應(yīng)性強(qiáng):彎管傳感器可在高溫、高壓、粉塵、振動、潮濕及其它惡劣環(huán)境中正常使用。

量程范圍寬:流速測量范圍:液體介質(zhì)為0.2~12米/秒, 蒸汽或氣體介質(zhì)為5~160米/秒的。管徑范圍: φ10~φ2000mm。

直管段要求不嚴(yán)格:直管段前五(5D)后二(2D)即可充分滿足使用要求。

使用壽命長:彎管傳感器耐溫、耐壓、耐腐蝕、耐磨損、耐振動性能好,并對微量磨損不敏感。傳感器經(jīng)特殊加工處理后壽命至少與管道壽命相同。

安裝方便、耐磨損、免維護(hù):由于彎管傳感器對磨損不敏感,所以可以直接焊接安裝在管道上,一次焊接完成后再也不存在泄漏等令人頭痛的問題,不需維護(hù)。

先進(jìn)的觸摸式按鍵,外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎,操作方便

掉電保護(hù)功能,保護(hù)掉電后重要數(shù)據(jù)不丟失

完備的實時運算補(bǔ)償和數(shù)字濾波功能,提高了系統(tǒng)測量精度和穩(wěn)定性。

智能邏輯判斷和自診斷功能

RS-232(或485)串行接口輸出,可直接與其他儀表或計算機(jī)系統(tǒng)通訊聯(lián)網(wǎng),滿足用戶和外部設(shè)備之間的實時通訊,或者外部控制、打印功能。

標(biāo)準(zhǔn)(4-20mA)模擬量輸出(可以根據(jù)用戶需要選擇)

熱量累計功能,可用于測量水蒸氣、供暖熱水的累計熱量

時鐘功能,不受主機(jī)電源影響,能為用戶提供準(zhǔn)確的時間

體積小、低功耗、運行穩(wěn)定、測量精度高

彎管流量計的研制成功,具有堅實的理論研究基礎(chǔ)和實驗研究基礎(chǔ)。在理論研究方面主要是通過直接求解流體流過彎管的微分方程數(shù)值解的方法,全面揭示流體流經(jīng)彎管的流動規(guī)律。在實驗研究方面既有實驗室的大量實驗研究,又有在國家流量檢定站(開封水大流量、煙臺蒸汽、華陽天然氣)對不同介質(zhì)的流量測量的權(quán)威驗證。

理論研究和大量的實驗研究表明:由于彎管的導(dǎo)流作用,流經(jīng)彎管的流體呈現(xiàn)了非常復(fù)雜的流動狀態(tài)。通過求取納維——斯托克斯微分方程(N-S方程)數(shù)值解,可以動畫顯示出這種流動狀態(tài)主要包括沿主管道方向的主流動、垂直于主流動的雙螺旋二次流動及出口漩渦等主體內(nèi)容,具有很強(qiáng)的規(guī)律性。根據(jù)對真實粘性流體通過彎管內(nèi)、外側(cè)壓力差成正比例關(guān)系,具有很好的相關(guān)性。根據(jù)量綱分析原理,流過彎管的平均流速與彎管內(nèi)、外側(cè)的壓力差可由下式給出:

流體在某一溫度某一壓力的條件下流過一個管道,當(dāng)其流經(jīng)轉(zhuǎn)彎時,該流體將做相應(yīng)的圓周旋轉(zhuǎn)運動。根據(jù)流體強(qiáng)制旋流理論,流體在管道內(nèi)作圓周運動與固體在空間狀態(tài)下作圓周運動類似,因此流體必然會產(chǎn)生慣性離心力,該離心力的大小與流體的流速、流體的密度以及作圓周運動的曲率半徑(也就是彎管傳感器的曲率半徑)等因素有關(guān)。

由于彎管傳感器曲率半徑是已知的,流過彎管傳感器的流體密度又可通過對流體的溫度、壓力等參數(shù)的測定利用主機(jī)的計算機(jī)準(zhǔn)確地求得,因此在彎管傳感器上產(chǎn)生的離心力的大小就只是流體流速的函數(shù)。只要測出離心力的大小,就可測出流體在管道內(nèi)的流速,將流速乘以管道的截面積和流體的密度,流體的流量即可計算確定。其計算關(guān)系如下:

式①給出了流過彎管流體的平均流速和差壓值的函數(shù)表達(dá)式:

V=a[(P1-P2)/ρ]β————————①

其中:V——-流體的平均流速;

a——-綜合流量系數(shù),a=f(彎管彎徑比、雷諾數(shù)、介質(zhì)動力粘度、管道粗糙度等),其中尤以彎徑比的影響最為重要:

P1-P2————-彎管內(nèi)、外側(cè)壓力差;

ρ————流體的密度;

β————指數(shù);

計算出平均流速V,就可得出計算流量的函數(shù)表達(dá)式:

Q=S*V*ρ——————————-②

式中:

S————彎管橫截面積;

V——-流體的平均流速;適用范圍

1、公稱直徑:25mm≤DN≤2000mm

2、公稱壓力:PN≤10MPa

3、介質(zhì)溫度:t≤450℃(t>450℃訂貨時通知)

4、雷諾數(shù)范圍:ReD>104

5、精度等級:1級,1.5級

6、R/D≥1.25

l&90°彎管傳感器——用于工藝管線90°轉(zhuǎn)彎連接處,替代原彎頭

l&180°彎管傳感器——用于直管線上,替代部分直管段

l&135°彎管傳感器——用于工藝管線135°轉(zhuǎn)彎連接處,替代原彎頭

測量介質(zhì)全,包括液體、蒸汽、氣體等。液體包括熱水、冷水、油、液氨以及其它液體;蒸汽包括過熱蒸氣、飽和蒸氣;氣體包括高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、氧氣、空氣、天然氣、乙炔、硫化氫等等。

寬

管徑范圍寬:DN10——DN2000mm;

溫度范圍寬:-50℃ ——600 ℃;

壓力范圍寬:0——32MPa;

安裝范圍寬:管道轉(zhuǎn)彎處和直管道上均能安裝,管道的轉(zhuǎn)彎處用90°標(biāo)準(zhǔn)傳感器,直管道上用"V"型傳感器;

量程比寬: 10:1;能滿足雙向測流;

流速范圍寬:適用于管道內(nèi)流速為0.2~12米/秒(液體介質(zhì))和5~160米/秒(氣體介質(zhì)包括蒸汽)的流體流量測量,且都能滿足測量準(zhǔn)確度的要求;

適用條件寬:彎管傳感器可在高溫、高壓、粉塵、振動、潮濕及其它環(huán)境惡劣,安裝條件極差的現(xiàn)場中正常使用,如果采用耐腐蝕材料(如:不銹鋼、工程塑料、玻璃、陶瓷等)制造的彎管傳感器也可測量各種腐蝕性介質(zhì)的流量。

短

直管段要求短,前五(5D)后二(2D)倍管徑長的直管段就能滿足其對直管段的要求,從而方便了這種流量計在工業(yè)現(xiàn)場的推廣應(yīng)用。

省

彎管傳感器沒有任何插入件和節(jié)流件,因此在測量流量過程中不會對被測流體產(chǎn)生附加壓力損失,可節(jié)省流體輸送的動力消耗,降低運行費用。

只要用彎管傳感器代替原來管道上的彎頭即可進(jìn)行流量測量,傳感器壽命和管道壽命相同。

安裝運行后幾乎沒有維護(hù)工作量。

準(zhǔn)

系統(tǒng)測量準(zhǔn)確度:0.5~1.5級。

穩(wěn)

重復(fù)性精度為0.2%。長期運行性能不變。由于彎管傳感器一次安裝之后,不再需要重復(fù)拆裝,因此其安裝精度也能得到很好的保證。

彎管流量計的精度完全依靠彎管傳感器的幾何結(jié)構(gòu)尺寸的精確,第四代整體數(shù)控機(jī)加工彎管傳感器是由數(shù)控機(jī)床特高精度加工的垂直度、水平度、均勻度、光滑度等幾何參數(shù)極其精確的彎管傳感器,保證了彎管傳感器加工的一致性,使每一臺彎管傳感器的精度精確穩(wěn)定,普通機(jī)械冷彎或者熱彎的一般形狀的彎頭很難達(dá)到彎管傳感器對于彎管的基本要求,所以從2005年6月已經(jīng)開始停止銷售小規(guī)格非機(jī)加工普通彎頭形狀的彎管流量計。

二次儀表

專門為彎管傳感器開發(fā)配套的二次儀表(數(shù)學(xué)模型)是彎管流量計的核心技術(shù),他把安裝狀態(tài)、濕度補(bǔ)償、雷諾數(shù)的影響、富魯?shù)聰?shù)的影響、馬赫數(shù)的影響、彎管傳感器的彎徑比、取壓孔位置、內(nèi)壁粗糙度等幾何特征量的影響、熱態(tài)管徑的補(bǔ)償、溫壓補(bǔ)償?shù)雀髯兞恳蛩囟伎紤]到其中,尤其是密度的計算,采用IFC公式直接計算,精度高,而不象通用儀表采用查表插值的方法,精度較低。選用普通通用的孔板儀表改造是不可能計算出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的。

繼續(xù)研發(fā)

彎管流量計技術(shù)在世界上我國處于絕對領(lǐng)先地位,河北理工大學(xué)建立了DN800國家級水流量檢定站,由博士后、博士、碩士研究生等高級專業(yè)人才組成的研發(fā)中心承擔(dān)著彎管流量計的理論研究和長江三峽、核電等國家重點項目的計算工作,數(shù)臺尖端的高性能專業(yè)計算機(jī)晝夜運作,大量的科研數(shù)據(jù)和成果指引著彎管流量計事業(yè)健康快速的發(fā)展。