PDF《HJM 型横截面式流量计 （在中国首创,并获国家专利）》

火力发电厂锅炉二次风最佳测量装置

一、工作原理 在有充足的直管段且管道中气流分布具有一 定规律的前提下,如果管道内的流速是稳定、确 切的形式,则在管道中流速分布是自管壁等于零 连续变化到管道中心的最大流速.

因此在中间的 变化过程中总可以找出一个点,在这个点上所测 的流速即是平均流速.这在实际工作现场,是很 难做到的,特别是二次风,极无规律.由于没有 足够的直管段,通过管道横截面上各点的流速不 一样,很难找到一个能代表平均流速的点.在这 种情况下,如果利用测点速的装置(S 型皮托管) , 测某一直线的线速度(即各种类型的均速管)来 推算出该截面的平均速度,简直无准确精度可言. 由于管道中的流速不等于常数,可以将管道截面分割为许多小的单元面积 A i .假设每个单元面 积内的流速为 V i ,则总的流量就等于流过多个所有小单元面积的流量之和,即: .此方 法称之为速度面积法.国际标准化组织已肯定了这种方法,并制定了相应的测量规范.当单元面积 分割得愈多,所测的流量应愈准确.横截面式流量计,就是基于这个原理而设计出来的,并在实际 应用中得到了证实. 单元面积划分的原则

1、矩形管道:将矩形管道的长边和短边分别 按等长度的原则,将矩形管道的横截面平均分成 若干个面积相同的小单元.测量每个小单元中心 点的流速,再将所有小单元的流速之和平均,即 是整个大横截面积的平均流速.

2、圆形管道:将圆形管道截面分割成若干个 面积相等的同心圆环(中央为圆) ,测出每个圆环 的流速,然后再将所有圆环(包括中央圆)的流 速平均化,即得到该圆截面的平均流速.

二、优势 横截面式流量计有两个最突出的优势,是其它所有流量计不能与之相比的. 优势之一:无需任何直管段.只要有 250~300mm 的安装位置,就能保证准确的测量. 优势之二:无需现场标定.一般的流量计,因为使用条件与标定条件不一样,为了使测量结果 更符合实际情况,通常在安装后,还要进行现场标定,以最后确定流量系数 K .横截面式流量计完 全不需要现场标定.技术关键点在于,它与其它流量计有不同的测压孔的开孔方式,这种开孔的技 术已获得专利批准.这种特殊的开孔方式不需要流量系数,即:V=(2 ΔP/ ρ)1/2 .由公式可以看出, 流速V只与动压Δ P和密度ρ有关,与流量系数 K 无关. Q=ΣAiVi i=1 n -

1 - HJM 型横截面式流量计(在中国首创,并获国家专利) 无需测量直管段 实际测量精度最高

三、性能指标

1 、测量介质:空气

2 、管道形状:矩形和圆形

3、不需要前后直管段,只要有 250~300mm 长的安装位置即可.缩径的横截面式流量计安装长 度要加大

4 、可以测量

3 0 °角的气流,不受不规则流体、甚至是多向旋转气流的影响

5、实际测量精度:2~3%

6 、不需要现场标定

7 、正压孔与静压孔都为迎流方向,可以降低堵塞的可能性

8 、压力损失很小

四、结构原理 要使风量传感器在任何流体条件下都能准确测量,横截面式流量计在结构功能上必须要满足四 个条件:

1、通过管道横截面上的各点的流速虽然不是等速的,但要求它是稳定的. 上述求面积法理论是在将每个小单元面 积的流束视为规则的前提下提出的.如何实 现每个小单元面积的流束为规则的呢?在实 际应用中,采用了流动调整器,安放在测速 装置的上游.其作用是在相等的长度内,将 不稳定的流体变成一束束稳定的流体. 在管道中的空气流动截面上设置的任何 机械结构都会阻碍空气流动.阻力的大小取 决于该结构的大小及形状,以及从结构中通 过的空气数量.流动调整器的目的是利用特 制的平行栅格状结构,把结构对空气流的阻 力降至最小程度.该结构具有 96% 以上的流 通截面积.流动调整器具有基本的调节功能,即对气流进行整流和均衡分布的作用. 流动调整器平行栅格状结构,兼具空气整流器和均衡器的作用.其96% 以上的自由流通截面减 少了结构对空气流造成的压降.每个栅格通道的侧面积与截面面积的比为一个特定值,这一比值对 流通空气产生少量的阻力.由于气流受到的阻力因空气流速的平方值而异,因此较高的流速受到较 大的阻力,而使流速降低较大;

而较低的流速受到较小的阻力,速度却相对提高.这就是均衡器的 原理.以上图示中的箭头表示空气在经过均衡断面后的流速的大小. 空气整流过程消除了气流中旋转的湍流,并且引导气流的方向,使其有序化,但不会明显地改 变流过栅格的空气流速分布.消除旋转的、方向杂乱的气流,对于气流总压和静压力的分离及精确 测定具有至关重要的意义.

2 、由于通过管道横截面上的各点的流速不是相等的,要求传感器测出的数值尽可能接近平均 值.在结构上要产生各点流速之和的平均值.检测探头依照多点自动均衡皮托管工作原理,来检测 气流总压和静压.

3 、全压取压孔的进口经过坡口加工,以便消除空气的方向效应.取压口位于探头的正前面上, 检测迎面吹来的气流的全压力 P t .成对的静压传感口呈一理想角度,俩俩相对地布置在探头表面, 以降低经直流器整流后的气流对静压测量产生的误差作用.当流体方向偏离正常方向时,一个静压 传感器测孔受到较高压力(P s +部分 P t )的作用,而另一个静压传感器受到同样大小的较低压力 -

2 - (Ps -部分 Pt)的作用,于是全压 Pt 的不良影响得以抵消.正 是这种偏置静压及坡口形的总压传感器的独特设计,使得横截 面式流量计探头对于迎面吹来的多向旋转气流很不敏感(这种 气流的迎角及倾角可偏离正向流体 30°,甚至更多) ,因此即 使在上游不安装气流整流器的情况下,探头仍能保证气流速度 的精确计量.

4 、由于横截面流量计是管道型的流量计,其外型尺寸与 风管道相同,对于用于大型风管道的横截面流量计是无法采用 风洞标定的.根据流量检测的基础理论,一个与气流方向垂直 的管状探头插入气流之后,在探头表面形成一种与流体流动方 向紧密相关的压力分布:探头管上迎着气流方向的那一部分区 域为正压区;

正压区两侧紧靠正压区的表面为静压区;

探头管 表面的其它部分为负压区.两排静压检测孔分别开在正压区和 负压区之间的静压区.静压区与流体方向成一定规律的角度.按此角度加工出来的探头,是没有流 量系数的,可以不进行标定. HJM 型横截面式流量计在结构设计上完全实现了上述四个要求.见下图,HJM 型横截面式流量 计在结构分为圆形和矩形管道.

1、矩形风管道横截面流量计:

2 、圆形风管道横截面流量计: -

3 - 在横截面式流量计安装位置前面或后面约 500mm 处的管道上,开一个故障检测孔,在测量出现 故障时,用以找出故障原因,并予以排除;

检测孔的内径不应小于

3 0 m m .平时,该故障检测孔由 堵丝密封.

六、故障分析 当流量测量不准确时,应按照下列顺序查找:

1 、测量管道是否密封不好,是否有泄漏点或堵塞点;

2 、差压变送器的零点是否有漂移,差压变送器的较小漂移,会造成风速测量较大的误差;

3、检查两根测量管线是否接反,全压口应接至差压变送器的高压侧,静压口应接至差压变送器 的低压侧.

4、判断是否是横截面流量计内部故障的方法,是用差压计直接从流量计的全压和静压孔的出口 处测量,如差压正常,则流量计无故障;

若无差压或差压过大,则流量计可能有故障. -

4 - 由图可以看出,该装置不论管道截面积多大,其长度都在 250~300mm 之间.在该装置的入口 端是布满整个截面积的直流器,扰动的气流经过直流器的整流,变成平稳的气流.在直流器之后, 装有在管道横截面上按一定规律排列的横截面速度取压管,将流速不相同的动压经装置变成较平稳 的信号.

五、安装方法 H J M 型横截面式流量计为风道型的,即它的外形及尺寸与风管道完全一样,其两端为圆形或矩 形法兰,可以通过法兰与管道连接. 全压与静压接头的外螺纹规格是 G1/2 英寸. 地址:北京市海淀区紫竹院路

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