西森点流速计型插入式流量计的工作原理

西森点流速计型插入式流量计的工作原理

西森插入式流量计点流速计型插入式流量计

    测量头插于管道中特定位置(一般为管道轴线或管道平均流速处)，测量该处局部流速，然后根据管道内流速分布和传感器的几何尺寸等推算管道内的流量。其流量计算式如下。

   （1）脉冲-频率型测量头（涡轮，涡街等）插入式流量计           

   式中 qv——体积流量，m3/s；

      f——流量计的频率信号，HZ；

      K——流量计的仪表系数，P/m3；

      K₀——测量头的仪表系数，P/m3；

      α——速度分布系数；

      β——阻塞系数；

      γ——干扰系数；

      A——仪表表体（测量管道）横截面面积，m2 ；

   （2）差压式测量头（皮托静压管、皮托文丘里管等）插入式流量计

 式中  K_V——测量头流速仪表系数；

     ρ——流体密度，Kg/m3；

      ΔP——流量计差压信号，Pa；

    其余符号同前。

   （3）热式测量头（热式气体质量流量计）插入式流量计

 式中  q_m——质量流量，Kg/s；

   ρ_ν——质量流速，

     I——加热电流；

     R——热丝电阻；

     h——热丝感测元件导热系数；

     A ——热丝感测元件表面积；

     T——热丝感测元件温度；

     T₀——气体温度；

    ν ——流体流速；

   α₁，α₂，m——常数；其余符号同上。

   （4）靶式测量头插入式流量计

   式中  F——测量头靶板上受力，N；

       其余符号同上。

   （5）电磁测量头插入式流量计

   式中 E ——测量头感应电动势，V;

       其余符号同上。

   （6）α，β，γ，A的确定方法

   1）速度分布系数a的确定  速度分布系数定义：管道平均流速与测量头所处位置局部流速的比值。

   a．测量头插于管道轴线处

    式中  α——速度分布系数；

         ReD——管道雷诺数；

         D——管道内径，mm；

         Δ——管壁粗糙度，mm；

   b．测量头插于管道平均流速处

α=1

    管道平均流速处             y=(0.242±0.013)R

    式中  y——平均流速处至管壁的距离；

         R——管道半径。

由式(7)可见，速度分布系数α为管壁相对粗糙度与管道雷诺数的函数，测量流量大小的变化将引起α的变化。设△/D=0.001，ReD从2×104变到3×105，α约变化2.8%；反之，设管道雷诺数为3×105，而管壁粗糙度从0.001变到0.002，则α约变化1.4%

   2）阻塞系数B的确定  阻塞系数的定义：修正由于插入杆、插入机构及测量头引起的管道流通面积减小及速度分布畸变所产生影响的系数。

a．阻塞率计算

   测量头插于管道轴线处时

   式中  s——阻塞率；

        B ——流量计插入杆直径，mm；

        d——测量头直径，mm；

        D——管道内径，mm；

   测量头插于深度h处时

   式中  h——插入深度，mm；其余符号同上。

b．流量计阻塞系数B的计算

   当                       S>0.02时，β=1

   当                    0.02＜S≤0.06时，β=1-0.125S

   当                      S=＞0.06时，β=1-CS

    其中C值依管径大小而定，需经实流校验确定。

上面的阻塞系数计算式是在测量头为某种结构求得的，因此该式只能作为一种参考计算式，要得到高精确度的计算式需依据具体结构的测量头进行实验求得专用阻塞系数计算式。 

3）干扰系数y的确定  干扰系数的定义：流量计所处管段前后阻流件之间直管段长度不足所引起的仪表系数变化的修正系数。干扰系数是非充分发展管流的修正系数。目前还缺乏成熟的试验数据，一般可在现场直接校验确定之。

   4)管道横截而面积A的确定  管道横截面面积A可通过实测管道内径或管道外周长推算出。由管道外周长推算横截面面积按下式计算

   式中  A——管道横截面面积，m2；

      L——管道外周长，mm；

      a——管道外表而局部突出高度，m；

      D——管道内径;

      e——管壁厚度，m。

   当a>0.01D或表面缺陷，使测量软尺不能贴紧管道表面时，不能采用此法。