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TTWGF湿气两相流量计原理介绍





测量原理


    湿气两相流量计的测量传感器是经计算流体力学优化设计并具有专利技术的长喉径三差压文丘里管,其原理与取压位置如图1所示:三差压分别为文丘里上游与喉部形成的前差压ΔPF、喉部与下游形成的后差压ΔPB以及上、下游之间形成的总压损ΔPLoss

                           

1  文丘里湿气测量原理图

    2  液相体积含率与差压比值的关系 

湿气总流量:

           


式中:ρm为气液两相平均密度

         β为文丘里孔径比

         d为文丘里喉部直径

         C为文丘里流量系数

如图2所示,研究发现流过长喉颈文丘里管的湿气液相体积含率,

即湿气中液相含率LVF%与前差压ΔPF和后差压ΔPB之比相关。

同时还发现湿气中液相含率LVF%还与总压损ΔPLoss和前差压ΔPF之比相关,特别是该压差之比对于0.7%以下的低含液率极为敏感。

液相体积含率


独创技术----- “三差压双比值”液相含率测量技术。两个差压比值均可以测量液相含率LVF%,本仪表采用加权平均给出最终测量的液相含率LVF%,而其权重依赖于所测工况条件。

则湿气的液相流量:

        气相流量:


产品结构


TTWGF湿气两相流量计”包含长喉颈文丘里流量计量管、压力/差压/温度变送器、两相流量智能计算仪、通讯单元等构成,可采用多种供电方式,如图所示。本仪表还可以提供远程操作平台的软件和硬件。

系统构成




产品规格与技术参数


n 测量值:气相瞬时流量、液相瞬时流量、气相累积流量、液相累积流量

n 测量精度:气相±2%~±5%(R.)、液相±10%  (R. FS)

n 量程比:10:1

n 计量管口径:DN50/DN80/DN100/ DN150

n 压力等级:2.5~25MPa

n 环境温度:-30~70

n 压力损失:<30%(相对压损);<50KPa(绝对压损)

n 计量管材质:304(标准型)

L245NB/L245NCS/316L/双相钢等(根据用户定制)

n 芯体材质:304(标准型)

各种表面耐磨材质或防腐材质(根据用户定制)

n 尺寸/重量:固定安装式:长×宽×高=1160×355×610(mm)  重量:0.2

DN50  移动撬装式:长×宽×高=1450×944×1050(mm) 重量:0.4

n 安装方式:固定安装式、移动撬装式

n 连接方式:法兰连接、油壬连接或高压胶管连接

n 计算单元:核心MSP430单片机,具有气/液两相瞬时、累计流量的计算、显示、存储、通讯功能,同时可在线显示现场压力、温度及具有超限报警功能等。

n 远程操作平台:与流量计配套使用,远程实时监控现场仪表信息。

n 防爆等级:ExdBT6 Gb

n 防护等级:IP66

n 供电:24VDC220V

n 功耗:<5W

n 数据输出方式:SD卡拷贝数据/ RS 485(可选)

n 输入介质参数:气相相对密度和液相混合密度


出厂检定


TTWGF湿气流量计产品出厂需经过严格的检定过程,包含水流量流出系数的检定、湿气流量检定两个环节。

1)水流量检定

由于本产品采用的长喉颈文丘里管属于非标准节流件,因此在进行湿气测量特性检定前需要进行水流量检定,以确定本台长喉颈文丘里产品的流出系数和制造质量。

    水流量标定在天津大学水流量标准装置进行,采用称重法。装置不确定度为0.05%,采用带溢流堰高位水塔稳压,流量稳定性为0.1%,水流量范围为5L/h~800 m3/h,测试管道口径有4、6、10、15、25、40、50、80、100、150、200、250、300mm13种。装置局部结构示意如图

天津大学水流量标准装置结构图

       水流量标定测试共测试6个流量点,每个流量点检定3次,流速范围为0.5~6m/s,雷诺数范围为3~26×104,共进行3次检定,3次检定后系数平均值作为本台产品的流出系数。

    在流量计出厂时会附有下表所示的水流量检定记录。



 水流量装置检定记录示例


(2)湿气流量检定

湿气检定在天津大学流量实验室的湿气标准装置完成,该装置参考了英国国家工程实验室NEL同类装置的工作原理进行设计与建造。采用独特的双闭环工作原理,气相闭环,液相闭环,原理该湿气标准装置目前为国内独家,具有发明专利。装置为标准表法,所采用的标准表均通过本实验室独立的气相流量标准装置(不确定度0.2%)与水流量标准装置(不确定度0.05%)进行溯源,因此能够保证本产品最终检定数据的可靠性。

实验装置的测试介质为空气和水,气相标准表精度为1.0 %,液相标准表精度为0.3%,压力最大可达1.6MPa,气相流量可调节范围为3-1000m3/h,液相流量可调节范围为0.05-8m3/h,工作温度为25±5。回路压损承载能力200KPa,测试台位有水平管段:DN32DN50DN80DN100,竖直管段:DN50

产品在湿气流量标准装置的检定,首先进行含液率为零的检定,即干气检定,以给出该台产品的可膨胀系数ε作为湿气流量下测试点基准。

干气检定共7个压力点,每个压力点下6个流量点,每个流量点检定3次,流速范围为3~15m/s,共进行3次检定,获得3次检定的系数,取三次系数的平均值与水流量检定流出系数作比较,可以得到ε湿气流量下测试点基准。




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