气体管道工程施工

岁月

　　一、前语

　　众所周知，规划发生效益，近二、三十年来，工程的大型化已成为现代工业展开的必然趋势。工程中口径大于500毫米的管道已非常广泛，其流量检测(特别对气体)已日益火燎，有待处理。可测气体流量的表面不少，从原理及制造角度来说，将标准扩展应无问题，但表面的体积及重量将随口径按几何级数添加，而且还会带来其它问题。例如孔板。这种人们熟知的节约设备，当口径较大时不只粗笨，还有较大的压损，工作费用过高，再加上ISO5167新标准要求前直管段达30D~40D，现场很难满足。无法考虑再选用这类表面。

　　量变到突变，面对这些困境，近二、三十年来，广泛采纳的是选用取样原理，刺进设备方法，仅测取管道中一点或多点的流速来核算流量的刺进式流量计，这类表面的一起特点是：结构简略、设备修补便利、价格低廉、重复性好、准确度一般不高。因其原理均为取样性质，所以首先要了解管道内的流速分布，这样才干正确选定检测点的方位及数量。

　　二、工业管流

　　1、千变万化的管内流速分布

　　各行各业的工程，从其自身的工艺要求启航，在管道中都有必要设备形形色色的管配件(如阀门、弯头、歧管、变径管、过滤器等)。由于它们的方法及组合方法极多，所引起的管内流速分布也千变万化，难以估量。(图1)R.W.Miller(美.流量测量工程手册作者)以为：“流速分布是影响流量准确的首要要素，而工业现场的配件种类繁多，其活动情况非常杂乱，不只难以描绘，也不易在实验室仿照它们”。由于绝大多数流量表面都与流速分布有关，它的校验所在的流场应与有用条件的流场一起，校验的系数才有含义。这个流场被公以为充沛展开紊流，只需管道具有较长的直管段就可以得到。

　　2、充沛展开紊流

　　①构成 由于实践流体均有粘性，在活动过程中将会带动、制约相邻层面的流体，这种效果通过约30D(D为管内径)直管段长度，其流速分布将不再改动，如雷诺数Re<2000为层流;Re>4000则为紊流。工业中多为紊流，即充沛展开紊流。

　　②描绘 近百年来不少科学家对充沛展开紊流进行了大量地检验与描绘。其间以Nikaradse的光滑管充沛展开紊流公式最简略，它近似地表达为：

　　Vi/Vm=(y/R) 1/n……(1) 其间：Vi任一点流速;Vm为中心最大流速;

　　y流速点距主管壁的间隔;R管道半径;

　　n为指数，与Re有关

　　③ 均匀流速点 y通过式(1)可推导出光滑管充沛展开紊流的均匀流速点y

　　y=R[2n2/(n+1).1/(n+2)] n……(2)

　　由式(2)可知，圆管内的均匀流速点取决于3个要素：

　　a、直管段长度;b、雷诺数Re;c、粗糙度ε,因此,它的方位并非固定不变,这不象有些厂商宣传的那样,仅测管道一点的流速就可取得±0.5﹪~1.0﹪的流量准确度,按ISO7145评估其准确度只能抵达±3﹪;如果直管段较短，流量准确度甚至缺少±5﹪~10﹪。

　　3、活动调整器(flow conditioner)

　　要准确地测量流量，有必要具有较长的直管段长度，而实践现场往往无法满足。为此，国际标准化组织曾多次举荐选用十余种类型的活动调整器，但笔者以为这并非上策，由于：①添加本钱，一台活动调整器的价格不亚于一台流量计;②需常常清洗，加大了修补量;③效果好的活动调整器永久压损大，添加了工作本钱;④易于堵塞，即便部分堵塞也改动了流速分布，无法前进准确度。

　　已然拔苗助长，又何须多此一举。

　　三、大管道气体流量检测表面

　　在我国建议建设节约型社会的前提下，本文所介绍的大管道气体流量检测表面排除了压损大工作费过高的节约设备;也不举荐价格过高的气体超声波流量计，仅限于介绍在工控系统中，性价比较高，以取样原理的刺进式流量表面，按其取点方法可分为以下三大类：

　　1、测点速 凡可测流速的表面刺进管道均可成为流量计。较为通用的有以下几种：

　　①双文丘里管 早于40年前，美国Taylar公司已推出此产品。国内曾复制运用于火电厂称“小喇叭管”。近十多年国内已有产品进入商场。他是运用外文丘里管喉部加速发生低压，促进内文丘里管再次加速，可得到更低的压力，然后在相同流速下可得到更大的输出差压，较适用于大管道低流速的气体流量测量。

　　②热式 运用传热原理，以热电阻为活络元件，当流速高时将带走更多的热量，降低了热电阻温度，改动了电阻值，通过电阻值的改动了解流速大小及流量值。其最大特点是可测低于5m/s的流速。传热与流体质量有关，因此所测为质量流量，缺少是气体温度一般要低于200℃，照应时刻在1秒以上。

　　③ 其他 按理皮保管、刺进式涡街(图3)、涡轮。均可用于测流量。皮保管可用于工业现场校验，很少作为工业表面，刺进式涡街在低速及管道有振动时，作业不牢靠;刺进式涡轮由于有滚动件修补量大。这些表面近年来商场占有量都呈较大的下降趋势。

　　这类表面出产厂商常宣传他们的表面都在风洞中标定过，其实那仅是标定流速不是流量，流量准确度不可能抵达他们宣传的±1%。

　　2、测线速 以测管道中分布在一条线上的多点流速来核算流量，较上述测单点的准确。设备安稳、牢靠。在工控系统中检测大管道气体流量，常为首选表面，较典型的为均速流量计：

　　①差压式均速管流量计 以皮保管测速原理为根底，三十多年来通过了不断改善。现在在国内外商场上有以下几种。

　　a、菱形—Ⅱ型 最早检测杆截面为圆形，因“阻力危机”被菱形—Ⅰ型代替，菱形—Ⅰ型又因背压孔易堵，而被菱形—Ⅱ型代替，这种类型首要有二种：其一是艾默生公司十多年前推出的有三个型材组合构成的检测杆，由于型材公差大，当温度改动时，易发生漏气或初始应力过大削弱强度等弊端，现已很少选用;另一种是一体化结构。有德国二、三家公司推出(图4)。作业牢靠，可接受较高的温度但价格较贵。我国天津已可出产并已成功用于现场。

　　b、弹头型 近十年来，在国内商场曾占有较大比例。出产厂商宣称其头部的粗糙面可操控附面层，然后前进准确度，经专业人士证明，附面层相对其他要素而言，对准确度的影响微缺少道，大可不必夸大其词，而其缺点是输出差压较小，测压孔太小，当流体中含有粉尘，特别是有凝析物、油类、藻类等时，厂家也不得不招认易于堵塞。

　　c、T型 迎流面有二排布满不到2毫米的总压孔，低压孔取自T形背部，孔径较小，厂家宣称测压孔多便于“搜集”流速分布情况，准确度抵达令人难以置信的±0.7﹪。其实测压孔就是布满到为一条逢，不也只能反映截面上直线上的流速吗?当直管段长度不可时，又怎样确保准确度?况且，由于测压孔过小，与弹头型一样易于堵塞。

　　②热式均速管流量计 原理与上节测单点热式相同，只是在结构上为多点，反映管道内多点的流速分布，以此核算流量。

　　比较上述二种均速管流量计，热式优点在于活络度高，可测低速低温流体流量，而且直接反映的是流速;而差压式所测总压在检测杆内均匀后，由于活动杂乱，混合后传出的总压未必是均匀流速的总压，所以有必要通过校验用流量系数来修改。可以估量热式均速管流量计如能改善前进其准确度，将会有较大的展开潜力。

　　四、校验

　　流量是一个推导量，影响的要素较多，有必要通过校验所得的系数进行修改，才可以得到正确的流量值，由于绝大多数流量表面(容积、哥氏在外，但管径一般小于0.2米)均与管道中流速分布密切相关。因此要正确运用流量表面都有必要具有较长的前直管段，即它们应设备在充沛展开紊流之中，所以校验设备也有必要供给充沛展开紊流，它是校验与运用的流场渠道，只需这样，校验的系数才可以用于现场表面，否则校验毫无含义。

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