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新一代金属管浮子流量计的设计与创新

供稿:jhlkyb 2014/6/4 9:38:53

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  • 关键词: 金属管浮子流量计
  • 摘要:查阅金属材料手册并结合现场其它设备材料的应用实际,阳极管道中的介质为含氯气的盐液,传感器中所有与介质接触的零件均采用钛(Ti)材制造,两法兰密封面及壳体与导管组件密封面均进行涂钯处理。

新一代金属管浮子流量计的设计与创新

耐腐蚀材料选择和防腐措施

查阅金属材料手册并结合现场其它设备材料的应用实际,阳极管道中的介质为含氯气的盐液,传感器中所有与介质接触的零件均采用钛(Ti)材制造,两法兰密封面及壳体与导管组件密封面均进行涂钯处理。
  
  整个传感器具有良好的抗氧化及耐腐蚀性能。而阴极管道中的介质为碱液和氢气及氯气等,传感器中所有与介质接触的零件均采用不锈钢(SUS316L)材质制造,整个传感器具有良好的耐腐蚀性能。经两年多的使用证明是可行的。
  
  连接尺寸与安装方式
  
  由于用户的原有流量计为水平安装,这与常规浮子流量计垂直安装、流体自下而上的流向完全不同,因此必须将其设计成(水)平进(水)平出结构,由于已有管道的开档尺寸足够长,于是设计成如图1所示的浮子流量计。
  
  最大限度地保证工作条件下流量计的稳定
  
  就流量计自身而言,克服波动(不论是外部还是内部原因所致)的常用而有效的措施是加装阻尼器。阻尼器一般分为机械式和电(磁)式,显然对浮子流量计应首先考虑选用前者。
  
  按阻尼介质不同又分为液体阻尼器和气体阻尼器。
  
  由于本应用对象中已产生和存在着气体且浮子波动幅度不十分剧烈,所以可采用活塞式气体阻尼器。另外,就阻尼器的结构位置而言可置于传感器上也可置于转换器上,但由于后者须对转换器内部结构做相当大的改动,工作量、试验量都很大。因此,确定选用前者,参见图1。应当说明,带有液体阻尼器的浮子流量计已有过设计和应用的报道,但尚无采用气体阻尼器的金属管浮子流量计信息。
  
  阻尼器的设计
  
  设计阻尼器必须了解和确定下列数据:
  
  波动幅度与频率:经在现场几小时观测统计未装阻尼器的流量计的波动幅度约为15%~25%,(士7.5%~士12%);频率约为180~350次/min。
  
  (1)要求阻尼效果:波动幅度应不大于士2%;频率约不大于50~90次/min。当然,由于没有适当的仪器进行定量检测,所以阻尼的最终效果是否达到预期目标,一定程度上还应通过实际应用由现场技术和操作人员判断和认定。
  
  (2)依照上述实际工况和阻尼目标,兼顾该浮子流量计结构尺寸、钛材管料规格等,求出阻尼系数之后,初步确定阻尼器结构及尺寸,如图2所示。而决定阻尼效果的阻尼室与阻尼体之间间隙的最佳尺寸必须经现场试验后才能确定。
  
  试验室试验验证
  
  为了初步验证这一阻尼器的效果,以阻尼管内径实测尺寸为准,精制了4组不同外径尺寸的阻尼头,使两者的配合间隙分别为0.8mm、0.6mm、0.4mm和0.2mm,分次装入特殊设计的浮子流量计进行试验。为造成浮子跳动并尽量少对水流量装置做较大变动,试验系统如图3所示。
  
  浮子的跳动由紧靠弯头的球阀快开、快关与水流经弯头的急剧流场变化造成,实际跳动情况借助于流量计的指针、度盘观察,也可由转换器的输出电流信号借助指针式电流表观测。
  
  试验时金属管浮子流量计上端自然存有空气做为阻尼介质。试验方法是:初始流量置于约50%最大流量处,这时指针仍略有摆动但有满意读数(系流场不稳所致,可视为稳定),然后迅速开启(或关闭)球阀,使指针约达80%(或20%)最大流量处并记下时间,等待指针虽摆动仍有可满意读数为止,再记下时间,即可得知阻尼时间。经多次试验统计结果大致如表1所示:
  
  间隙(mm)0.80.60.40.2
  
  阻尼时间(s)5~64~52~43~5
  
  从上述试验结果可以看出后两组间隙的阻尼器效果较好。但必竟现场实际工况与试验室条件有较大差别,因此还必须进行现场试验。

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