靶式流量計(jì)的原理及在海洋平臺(tái)中的應(yīng)用

摘要：海洋平臺(tái)上有各式各樣的介質(zhì)和工況，上海上儀股份公司按照各種不同的工況選擇適合于此種工況的流量計(jì)是設(shè)計(jì)人員的職責(zé)之一，簡(jiǎn)要介紹靶式流量計(jì)的測(cè)量原理，上海上儀股份公司在海洋平臺(tái)上的選型和使用注意事項(xiàng)等。

1 概述

流量作為海洋平臺(tái)上測(cè)量和控制流體的一項(xiàng)重要參數(shù)，它是關(guān)系到生產(chǎn)過程的質(zhì)量和安全的重要環(huán)節(jié)。流量計(jì)測(cè)量按照介質(zhì)的類別分為多相和單相，按照測(cè)量方式分為體積流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)，體積流量計(jì)又分為容積式、差壓式、速度式流量計(jì)；靶式流量計(jì)主要用于解決高黏度、低雷諾數(shù)流體的流量測(cè)量，采用了電容傳感器作為測(cè)量單位，同時(shí)通過數(shù)字智能處理技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的計(jì)量?jī)x表。

2 靶式流量計(jì)的原理

靶式流量計(jì)測(cè)量在管線中心安裝靶，通過流體穿過時(shí)對(duì)靶面的沖擊，通過力矩轉(zhuǎn)換將靶面的作用力轉(zhuǎn)化成流體流量，并通過電流信號(hào)進(jìn)行記錄，從而形成流量。當(dāng)流體在測(cè)量管中流動(dòng)時(shí)，因動(dòng)能與靶面產(chǎn)生壓差，而相應(yīng)作用力，使靶面產(chǎn)生微量的位移，其作用力與介質(zhì)流速的平方成正比，靶面所受的作用力經(jīng)靶桿傳遞，作用到傳感器，導(dǎo)致內(nèi)部電橋平衡被打破，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，通過傳感器顯示。

靶式流量計(jì)采用了與傳統(tǒng)流量計(jì)不同的結(jié)構(gòu)，介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沖擊在靶上，靶的受力作用在靶桿上，使之產(chǎn)生微小的位移（2~3mm ），靶的受力經(jīng)不繡鋼桿傳遞給壓敏電阻應(yīng)變片，經(jīng)應(yīng)變片電橋把力轉(zhuǎn)換成與流速的平方成正比關(guān)系的電信號(hào)，公式如下：F=QA pV/2g式中：F為靶面所受的作用力；Q為阻尼系數(shù)；A為靶面面積；p為流體密度；V/2g為特征流速；

3 靶式流量計(jì)的特點(diǎn)

3.1 靶式流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)

靶式流量計(jì)對(duì)于介質(zhì)的要求很低，可以測(cè)量高黏度的流體，也可測(cè)量易結(jié)晶、易凝結(jié)和帶懸浮顆粒的流體，此外也可測(cè)量非導(dǎo)電流體、氣體、蒸汽等。靶式流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無可動(dòng)部件，插入式結(jié)構(gòu)，拆卸方便，不容易堵塞，便于維修。靈敏度高，采用高靈敏度電阻應(yīng)變電橋，直接測(cè)量流體的流動(dòng)?？捎糜诖罂趶?、大流量的測(cè)量，根據(jù)實(shí)際需要更換阻流件（靶片）而改變流量范圍。

3.2 靶式流量計(jì)缺點(diǎn)

壓力損失大，由于靶式流量計(jì)中阻力靶和連接桿的存在，會(huì)存在一定的壓力損失。測(cè)量精度受介質(zhì)雷諾系數(shù)的影響大，在低雷諾系數(shù)的情況下，精確度收到影響，測(cè)量誤差很大，在測(cè)量液體介質(zhì)時(shí)，必須保證其雷諾系數(shù)大于1000，精度能夠達(dá)到0.5%FS .安裝時(shí)候要求靶面的圓心與管線的中心重合，一旦有所偏離，將會(huì)影響流量計(jì)的精度。安裝有直管段要求，前10D后5D是靶式流量計(jì)非常低要求.

4 靶式流量計(jì)的選型計(jì)算

靶式流量計(jì)的選型須經(jīng)計(jì)算，把實(shí)際流量轉(zhuǎn)換成等量標(biāo)準(zhǔn)水的流量，然后按照選型表選擇合適的尺寸及型.

其中：GPM=標(biāo)準(zhǔn)水流量（加侖/min）

GPM1=實(shí)測(cè)液體介質(zhì)滿量程流量（加侖/min）

SCFM=實(shí)測(cè)氣體介質(zhì)標(biāo)態(tài)滿量程流量（立方英尺/min）

ACFM=實(shí)測(cè)氣體介質(zhì)工礦滿量程流量（立方英尺/min）

S=液體比重；Sg=氣體比重

pph=蒸汽滿量程流量（磅/h）

P’=操作壓力（PSIG）+14.696 T=操作溫度（F）+459.67

Vg=1/蒸汽密度（ft3/Ibs）

如被測(cè)介質(zhì)為液體，必須保證其雷諾系數(shù)大于1000，

雷諾系數(shù)計(jì)算公式如下：

Re=雷諾系數(shù)

d=管內(nèi)徑（英寸） V=運(yùn)動(dòng)黏度（cSt）

標(biāo)準(zhǔn)條件：P=14.696Pisa T=60F（519.67R）

空氣=0.0764Ibs/ft3 水=62.374 Ibs/ft3

根據(jù)上述公式計(jì)算出等量的水流量后根據(jù)選型表格選擇相應(yīng)管徑。

5 安裝注意事項(xiàng)

靶式流量計(jì)的安裝形式和差壓式相同，可以在水平或者豎直管道上安裝，當(dāng)流體中含有固態(tài)物質(zhì)時(shí)，只能安裝在水平的管道上，為消除重力作用與靶面產(chǎn)生的誤差，垂直安裝時(shí)介質(zhì)的流向應(yīng)從下向上。

安裝時(shí)，應(yīng)使靶心和管線的中心同心，可以消除測(cè)量精度帶來的誤差，提高精度。插入式靶式流量計(jì)插入長(zhǎng)度計(jì)算公式：法蘭面到中心高度=接管高度+管外壁直徑/2，按照此工時(shí)計(jì)算出廠家需要制作的插入桿的長(zhǎng)度。不允許直接在流量計(jì)測(cè)量管前后端安裝閥門、彎頭等極大改變流體流態(tài)的部件；如果需要在流量計(jì)前后管道上安裝閥門、彎頭等部件也應(yīng)盡量保證前后直管段長(zhǎng)度。

6 結(jié)束語

在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要針對(duì)于特定的工況，找出并使用對(duì)該工況非常適宜的流量計(jì)，以滿足工程的需要。因此在流量計(jì)的選型時(shí)應(yīng)該科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)從不同角度選擇適合的流量計(jì)。靶式流量計(jì)有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，在大管徑的應(yīng)用上也有相當(dāng)大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，上海上儀股份公司而且相對(duì)于阻流式的流量計(jì)，壓損也是很低。