新型靶式流量计工作原理及安装要求

新型靶式流量计

孙淮清

一、概述

靶式流量计是差压流量计的一个品种，它在工业上的开发应用已有数十年的历史。我国于20世纪70年代开发电动、气动靶式流量变送器它是电动、气动单元组合仪表的检测仪表。由于当时力转换器直接采用差压变送器的力平衡机构，这种流量计使用时不免带来力平衡机构本身所造成的诸多缺陷，如零位易漂移，测量精确度低，杠杆机构可靠性差等。由于力平衡机构性能不佳的拖累，靶式流量计本身的许多优点亦未能得到有效的发挥，至今用户对旧靶式流量计的不良印象仍未消除。

新型靶式流量计的力转换器采用应变式力转换器，它完全消除了上述力平衡机构的缺点，新型靶式流量计还把微电子技术和计算机技术应用到信号转换器和显示部分，流量计具有一系列优点，相信今后在众多流量计中发挥重要的作用。

二、原理和结构

1、工作原理

靶式流量计的原理简图如图1所示。

在测量管（仪表表体）中心同轴放置一块园形靶板，当流体冲击靶板时，靶板上受到一个力F，它与流速V，介质密度ρ和靶板受力面积A之间关系式如式（1）所示。

（1）

式中 F ——靶板上受的力，N；

CD ——阻力系数；

ρ——流体密度，kg/m3；

V——流体流速，m/s；

A——靶板受力面积，m2。

经推导与换算，得流量计算式如下：

式中 q

m ，q

v

——分别为质量流量和体积流量，kg/h，m3/h；

α——流量系数；

D ——测量管内径，mm；

β ——直径比，β＝d/D；

d——靶板直径，mm。

其余符号同上。

靶板受力经力转换器转换成电信号，经前置放大，AD转换及计算机处理后，可得到相应的流量和总量。如图1所示。

图2 靶

式流量计结构简图

2、结构形式

靶式流量计结构简图如图2所示

它由检测装置，力转换器，信号处理和显示仪

几部分组成。检测装置包括测量管和靶板，力转换器为应变计式传感器，信号处理和显示仪可以就地直读显示或远距标准信号传输等。

靶式流量计的结构形式可分为管道式，夹装式和插入式等，各类结构形式还可分为一体式和分离式二种。一体式为现场直读显示，而分离式则把数码显示仪与检测装置分离（一般不超过100m）。

三、流量计主要特点

1、感测件为无可动部件，结构简单牢固；

2、应用范围和适应性很广泛，一般工业过程中的流体介质，包括液、气和蒸汽，口径范围（DN15以上），各种工作状态（高、低温，常压、高压）皆可应用，可以说其应用范围可与孔板流量计相比美。

3、准确度高，总量测量可达0.2%R；

4、范围度宽，4：1～15：1至30：1；

5、可解决困难的流量测量问题，如测量含有杂质（微粒）之类的脏污流体；原油、污水、高温渣油、浆液、烧碱液，沥青等；

6、灵敏度高，能测量微小流量，流速可低至0.08m/s；

7、用于小口径(DN15～DN50)，低雷诺数(Red=103～5×103)的流体，它可以弥补标准节流装置难以应用的场合，如小口径蒸汽流量测量等；

8、可适应高参数流体的测量，压力高达数十MPa，温度达450℃；

9、可用于双向流动流体的测量；

10、压力损失较低，约为标准孔板的一半；

11、抗上游阻流件干扰能力强，上游侧直管段长度一般5～10D即可；

12、可采取干式（挂重法）校验，给用户周期校验带来方便；

13、直读式仪表无需外能源，清晰明了，操作简便，亦可输出标准信号（脉冲频率或电流信号）；

14、仪表性能价格比高，为经济实惠的流量计；

15、安装简单方便，易维护。

四、选用考虑要点

1、新型应变式靶式流量计在总体性能上既具有孔板等流量计的结构简单牢固，使用可靠，使用期限长，又具有容积式流量计等总量计量精度高，重复性好等特点，而且性能价格比高，维修使用简便，是一类经济实惠的流量计；

2、国产SBL型应变式靶式流量计既适用于过程工业控制系统，亦可用于能源（水，天然气，蒸汽，油品等）的贸易结算计量，其主要技术指标如表1所示。

表1 SBL型靶式流量计技术参数简表

3、由表1可见，流量计准确度与测量的范围度是密切相关的，同一通径的流量计，准确度愈高，则范围度愈小，表2所示为在各种流体中，它们之间的关系。

表2

范围度±0.2%±0.5%± 1%±1.5%±2.5%

液体3 5 10

气体1520

蒸汽10 10注；范围度：最大流量与最小流量的比值。

4、流量计的选型

1）确切了解测量对象的实际参数，包括流体名称（组分），流量范围（最大、最小和常用流量），流体工作压力，温度，工作状态下密度，

粘度，安装处管道内径，允许的压力损失等。

2）进行辅助计算

a. 把被测流体最大流量换算为校准状态下的校准介质的最大流量。

一般流量计的液体产品技术参数的流量范围是以水介质表示的，如被

测介质工作状态下密度与水的密度不同时，流量范围将相应改变，因

此必须把被测介质的最大流量按下式换算为水的最大流量

式中公式——分别为水，被测介质的质量流量，kg/h；

公式——分别为水，被测介质的体积流量，m3/h；

ρ’，ρ——分别为水，被测介质的密度，kg/m3。

最小流量亦可按上述原理进行换算。

一般气体，蒸汽流量计产品技术参数用空气作为校准介质得到的，它

们流量范围的换算原则与上述液体介质是类似的，这里不再重述。

b. 计算最大流量时靶板受力Fmax及最小流量时靶板受力Fmin，在