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節流裝置如何面對ISO5167新標準

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        前言
        長期以來,節流裝置(孔板、噴咀、文丘利管)因適用于多種流體(氣體、液體、蒸汽),且耐高溫高壓,在許多行業中,如化工、電力、鋼鐵、冶金、石油天然氣、建材……多采用它用以監測流量參數。在流量儀表市場中,約占60%以上的份額。對于這種量大面廣的儀表,國際標準化組織 “封閉管道中流體流量測量專業委員會”(ISOTC30)極為重視,制定了節流裝置流量測量標準ISO5167,并根據使用中的問題不斷修改完善。我國的節流裝置國家標準(GB/T2624-93),在市場全球化的思想指導下,與其接軌,也等效采用ISO-5167。國際標準化組織ISOTC30經二年多的討論醞釀,重新修訂了ISO5167,並于2003年3月公布執行ISO-5167新的標準,引起了國內流量專業人士的關注。
        1  ISO5167新標準修改的主要內容:
        1.在沒有流動調整器條件下,對節流裝置(孔板、文丘利管)上游所要求的直管段普遍提出了更長的要求;
        2.建議在節流裝置上游安裝流動調整器,以適當縮短所要求的直管段長度;
        3.根據大量數據回歸的R/G公式取代原來的sto1z公式;
        4.采用新公式來計算孔板流量計的可膨脹系數;
        5.修訂了關于孔板不同軸度、不平度及上游管內壁粗糙度的限制要求。
        以上5條,對使用者來說主要關心的是1、2二條;  
        2  流動調整器(Flow Conditioner)
        在直管段達不到表1的要求長度時,管道中的流速分布不是充分發展紊流,流速分布不對稱,有畸變還可能有漩渦、回流(圖1)。ISO5167新標準建議采用流動調整器,認為選用后可改善流動情況,無需過長的直管段即可達到新標準的要求。
        流動調整器的結構,主要有以下三種類型:①多孔板   在一個平板上鉆多個圓孔,這種結構將有助于改善流速分布;但不能清除旋渦;②管束   有助于減小、消除流動中的漩渦。③綜合型   將以上二種結合起來,由ISO推薦的Zanker及由ASME推薦的Sprenkle等流動調整器即綜合型結構。
     三類流動調整器的主要功能,a類可減小漩渦,壓損較小,但效果較差;b類,可減少、消除漩渦。并改善中等程序的流速分布畸變,壓損較大;c類在消除漩渦及改善流速分布的性能均優于a、b二種類型,壓損也較大。
        的綜合型流動調整器;效果均較好,但Zanker及Sprenkle的結構都太復雜,制造成本較高;而R.W.Miller所推薦的Mitsubishi調整器結構較簡單,僅在一個厚為0.13D的板上鉆35個0.13D的圓孔,效果較好,不太復雜,易于制造,壓損中等。
        在直管段長度達不到要求時采用ISOTC30推薦的流動調整器,并非萬全之計,它在改善了流動情況的同時,又帶來了以下弊病:①增加成本。制造一臺流量調整器的成本不亞于一臺流量計。②增加安裝、維修工作量。③易于堵塞。采用流動調整器緣于在直管段達不到ISO5167新標準要求的長度,仍希望維持孔板等節流裝置較高準確度的一項技術措施。可事與愿違,由于效果好的流量調整器均易于堵塞,并造成了流動的畸變,它又反過來降低了測量準確度。因此,采用流動調整器并非上策,要徹底解決問題,只有采用新型節流裝置。此時,業內比較關注的是采用環形通道流量計


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