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| 節(jié)流流量傳感器應(yīng)用之路在何方？ |
| 節(jié)流流量傳感器應(yīng)用之路在何方？ | | 發(fā)布時間：2017/3/28 10:53:45 |
近十年來，新型節(jié)流流量傳感器(一種對安裝直管段長度要求較短、準(zhǔn)確度仍較高的流量儀表)，在我國引進、開發(fā)、推廣應(yīng)用異�；钴S。由于在推廣中急功近利，炒作過熱，條件尚未成熟，就呼吁大力推廣，已造成多起嚴(yán)重事故。如何穩(wěn)步推廣應(yīng)用新型節(jié)流流量傳感器，引起了業(yè)界的普遍關(guān)注。
經(jīng)典節(jié)流流量傳感器不再輝煌
經(jīng)典節(jié)流流量傳感器應(yīng)用的歷史超過百年，積累了豐富的科研數(shù)據(jù)使用經(jīng)驗，制定了標(biāo)準(zhǔn)無需標(biāo)定，可承受惡劣工況，生產(chǎn)成本低，性價比較高。但它也存在不少缺點，如：易于堵塞，壓損較大，準(zhǔn)確度難以長期維持，特別是根據(jù)ISO5167-2003新標(biāo)準(zhǔn)，要維持±0.5~1%的準(zhǔn)確度，經(jīng)典節(jié)流流量傳感器的前安裝直管段長度需30~40D。雖可對在應(yīng)用中偏離標(biāo)準(zhǔn)的影響進行估算。但這種估算僅僅只是增加計量的不確定度，而無益于準(zhǔn)確度的提高。市場迫切需要一種既可耐惡劣工況，價格適中，對安裝直管段長度不高又能維持較高準(zhǔn)確度的新型節(jié)流流量傳感器。
新型節(jié)流流量傳感器的原理
差壓流量儀表種類可達幾十，萬變不離其宗，其原理都基于能量守恒與質(zhì)量守恒這兩個物理公式，即由于流體流通的橫截面積和/或流動通道的變化所引發(fā)的差壓是流體流速、流體通道和流體特性的函數(shù)。
多孔孔板
多孔孔板與經(jīng)典孔板相比較，最大的特點是：多孔孔板的節(jié)流件除了節(jié)流還有整流的作用，它解決了工業(yè)現(xiàn)場的直管段長度不長又可以達到必要的準(zhǔn)確度的矛盾。在直管段長度較短（5~10D）的情況下，仍可達到±1%的準(zhǔn)確度，值得關(guān)注。
2002年，由美國Ro s emo u n t推出的調(diào)整孔板（Conditioning Orifice Plate），首創(chuàng)了這類節(jié)流流量傳感器，繼調(diào)整孔板之后，2004年美國A+Flowt ek公司推出了平衡式流量儀表，2007年進入中國；我國天津某公司于2008年，推出了結(jié)構(gòu)不同于美國A+Flowtek的整流式流量傳感器。而測試數(shù)據(jù)表明，在前直管段僅2D時，準(zhǔn)確度可達±1%，為5D時，準(zhǔn)確度可達±0.3%，β值建議取0.5～0.65之間。在前直管段長度約30D的條件下，對上述的三種結(jié)構(gòu)進行了流出系數(shù)的重復(fù)性、不確定度、線性度的測試比較，技術(shù)性能難分伯仲。
多孔孔板的計算與孔板類似，主要區(qū)別是如何計算β值。首先需算出它的流通面積Aef。
內(nèi)錐流量傳感器
對于內(nèi)錐流量傳感器，流體是通過節(jié)流件錐體與管壁形成了具有整流作用的環(huán)形通道。這種環(huán)形通道節(jié)流方式可在確保較高準(zhǔn)確度的前提下，對前直管段長度的要求比孔板低得多。美國科羅拉多工程實驗室（CEESI）對其進行了測試，數(shù)據(jù)公布在API MPMS22.2中，測試報告宣稱，不僅直管段要求短，而且壓損也比孔板低一些。
內(nèi)錐流量傳感器β值的計算，仍需通過流通面積A時來計算當(dāng)量直徑dV。
內(nèi)錐流量傳感器在我國21世紀(jì)初期，在缺乏充分研究、測試，沒有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程的情況下，而又過熱炒作，廠家為追逐利潤，忽視質(zhì)量紛紛仿制；用戶不分場合到處濫用，造成多起嚴(yán)重事故。
針對內(nèi)錐流量傳感器的不足，我國近幾年相繼推出了槽道、內(nèi)文丘利、梭式等新型節(jié)流流量傳感器。
槽道流量傳感器
由金湖統(tǒng)創(chuàng)司推出， 節(jié)流件為一紡錘體（圖１），具有較長的中段，用4個導(dǎo)流片來固定節(jié)流件，從力學(xué)角度看較內(nèi)錐安全、可靠。但作為節(jié)流件的紡錘體過長，不僅加大了加工成本，也增大了摩阻，壓力損失在相同的β值下，約為內(nèi)錐的2/3。如維持±1%精確度，前直段不得小于5D。
梭式流量傳感器
梭式流量傳感器尾部可使加速的流體在擴張的通道中，不分離的條件下減速增壓，使不可恢復(fù)壓損降至最小。樣機初測表明：β=0.64時，流出系數(shù)誤差為±0.3%，壓損僅為槽道的2/3，內(nèi)錐的1/3。
環(huán)楔流量傳感器
近幾年推出一種新型差壓流量傳感器。據(jù)稱，這種流量傳感器增加了量程比， 減小了壓損， 增加了耐磨性。美國科羅拉多工程試驗室曾對其進行了測試，確定了流出系數(shù)及膨脹系數(shù)等有關(guān)數(shù)據(jù)，但仍不夠充分。對以上所述的優(yōu)點，筆者有所質(zhì)疑，它的結(jié)構(gòu)與文丘里管有相似之處，只是增大了擴張角，又如何保證流體不分離而減小壓損？
教訓(xùn)與建議
前車之覆，后車之鑒 近七、八年以來我國流量業(yè)界根據(jù)市場需求，引進和自行開發(fā)了不少新型節(jié)流流量傳感器，成績斐然。在推廣應(yīng)用過程中必然會面臨不少問題，生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)這些問題，認真逐一解決，才有可能使產(chǎn)品日益完善。遺憾的是不少廠商為利所惑，熱衷于炒作，忽視產(chǎn)品的改進。如內(nèi)錐流量傳感器在已知單臂懸掛易折斷，后錐取壓孔易堵、壓損較大（僅次于孔板）的情況下，不僅未認真改進，反而呼吁大力推廣。結(jié)果，發(fā)生了機毀人亡的嚴(yán)重事故。當(dāng)前，爆炸聲余音未了，炒作的沉渣似又泛起，應(yīng)引起國內(nèi)業(yè)界的嚴(yán)重關(guān)注。
少說空話，多干實事 由于影響流量儀表的因素較多，在研發(fā)過程中有不少數(shù)據(jù)，無法通過理論推導(dǎo)來確定；在推廣應(yīng)用開始的一個階段，所遇到的不少問題都只能腳踏實地用試驗來逐一解決；而故弄玄虛、炒作理念是無濟于事的。
測試數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn) 在研發(fā)、改善流量儀表的過程中，只有腳踏實地去做試驗，以積累成千上萬的數(shù)據(jù)。為使新型流量儀表在推廣過程中穩(wěn)步前進，需要對這些數(shù)據(jù)認真整理，去偽存真。必要時對有疑惑的數(shù)據(jù)還應(yīng)重新測試予以核實、印證。在此基礎(chǔ)上歸納、整理、總結(jié)、提高所撰寫的標(biāo)準(zhǔn)才有實用、推廣價值，使生產(chǎn)廠家有數(shù)可依，使用者有據(jù)可查。
標(biāo)準(zhǔn)是測試數(shù)據(jù)的升華與提高；而一個切實可行的標(biāo)準(zhǔn)也必須建立在大量嚴(yán)謹(jǐn)可靠的測試數(shù)據(jù)上，否則，將難以實施，只是一紙空文而已。
評估新型節(jié)流流量傳感器的校驗裝置
新型節(jié)流流量傳感器的特點都宣稱具有安裝直管段短而確保準(zhǔn)確度高的性能，只有通過專用的阻力件流量校驗裝置所試數(shù)據(jù)才能令人信服。國外已建立這種裝置，開展十多年的測試、研究，很遺憾我國尚未引起足夠重視。
標(biāo)準(zhǔn)的制定
近百年以來，經(jīng)典節(jié)流流量傳感器由于制定了標(biāo)準(zhǔn)，才可能在上世紀(jì)中期取得流量市場近70%的份額。但隨著工業(yè)的現(xiàn)代化，新型流量儀表不斷推出，要順利推行這些儀表，首先需要制定標(biāo)準(zhǔn)。電磁、超聲均已著手制定標(biāo)準(zhǔn)，而新型節(jié)流流量傳感器由于種類較多，制定標(biāo)準(zhǔn)雖有一定難度也必須考慮，否則又將無序濫造，無據(jù)選用，難以避免發(fā)生重大事故。
有關(guān)制定標(biāo)準(zhǔn)的條件， 如何制定，由于篇幅限制，請參閱API MPMS22.2“差壓式流量儀表測試備忘錄”。
小結(jié)
從中天之日到夕陽西下 經(jīng)典節(jié)流流量傳感器問世已有百余年的悠久歷史。但其致命的弱點是必需具有30~40D的安裝直管段長度，才可能保證有±1%的準(zhǔn)確度。對于現(xiàn)代化的工業(yè)，不可能滿足這個苛刻的條件，只能是無可奈何花落去了。
初露鋒芒但并不完美 為應(yīng)對經(jīng)典節(jié)流流量傳感器的不足，近十年推出了以縮短安裝直管段長度而確保準(zhǔn)確度為特點的環(huán)形通道、多孔孔板等多種新型節(jié)流流量傳感器，初露鋒芒即有令人矚目的表現(xiàn)。但它與經(jīng)典節(jié)流流量傳感器相比，還是比較稚嫩，如果在條件尚不成熟就不顧后果全面、大力推廣，必將重蹈覆轍，發(fā)生令人難以接受的嚴(yán)重事故�？茖W(xué)試驗與建立標(biāo)準(zhǔn) 為什么經(jīng)典節(jié)流流量傳感器能經(jīng)歷百余年輝煌的歷史？靠的是反復(fù)認真進行科學(xué)試驗，再將試驗結(jié)果用于現(xiàn)場進行驗證，如此不斷地測試、提升。將這些成果總結(jié)成為標(biāo)準(zhǔn)，才有穩(wěn)固的基礎(chǔ)。令制造有法可依，使用有據(jù)可查。
阻力件試驗勢在必行 新型節(jié)流流量傳感器的特點在于無需較長的直管段長度，即可維持較高的準(zhǔn)確度，這個特點必須由廠家用科學(xué)的試驗數(shù)據(jù)予以驗證，且由第三方予以證明，而不能只是引經(jīng)據(jù)典，用別人的實驗數(shù)據(jù)來證明自己產(chǎn)品的技術(shù)性能。要創(chuàng)立民族的品牌，沒有捷徑可走，必須腳踏實做實驗，一絲不茍測數(shù)據(jù)。研發(fā)新型節(jié)流流量傳感器，阻力件試驗勢在必行，建立相應(yīng)的試驗室迫在眉睫。 |
近十年來，新型節(jié)流流量傳感器(一種對安裝直管段長度要求較短、準(zhǔn)確度仍較高的流量儀表)，在我國引進、開發(fā)、推廣應(yīng)用異�；钴S。由于在推廣中急功近利，炒作過熱，條件尚未成熟，就呼吁大力推廣，已造成多起嚴(yán)重事故。如何穩(wěn)步推廣應(yīng)用新型節(jié)流流量傳感器，引起了業(yè)界的普遍關(guān)注。
經(jīng)典節(jié)流流量傳感器不再輝煌
經(jīng)典節(jié)流流量傳感器應(yīng)用的歷史超過百年，積累了豐富的科研數(shù)據(jù)使用經(jīng)驗，制定了標(biāo)準(zhǔn)無需標(biāo)定，可承受惡劣工況，生產(chǎn)成本低，性價比較高。但它也存在不少缺點，如：易于堵塞，壓損較大，準(zhǔn)確度難以長期維持，特別是根據(jù)ISO5167-2003新標(biāo)準(zhǔn)，要維持±0.5~1%的準(zhǔn)確度，經(jīng)典節(jié)流流量傳感器的前安裝直管段長度需30~40D。雖可對在應(yīng)用中偏離標(biāo)準(zhǔn)的影響進行估算。但這種估算僅僅只是增加計量的不確定度，而無益于準(zhǔn)確度的提高。市場迫切需要一種既可耐惡劣工況，價格適中，對安裝直管段長度不高又能維持較高準(zhǔn)確度的新型節(jié)流流量傳感器。
新型節(jié)流流量傳感器的原理
差壓流量儀表種類可達幾十，萬變不離其宗，其原理都基于能量守恒與質(zhì)量守恒這兩個物理公式，即由于流體流通的橫截面積和/或流動通道的變化所引發(fā)的差壓是流體流速、流體通道和流體特性的函數(shù)。
多孔孔板
多孔孔板與經(jīng)典孔板相比較，最大的特點是：多孔孔板的節(jié)流件除了節(jié)流還有整流的作用，它解決了工業(yè)現(xiàn)場的直管段長度不長又可以達到必要的準(zhǔn)確度的矛盾。在直管段長度較短（5~10D）的情況下，仍可達到±1%的準(zhǔn)確度，值得關(guān)注。
2002年，由美國Ro s emo u n t推出的調(diào)整孔板（Conditioning Orifice Plate），首創(chuàng)了這類節(jié)流流量傳感器，繼調(diào)整孔板之后，2004年美國A+Flowt ek公司推出了平衡式流量儀表，2007年進入中國；我國天津某公司于2008年，推出了結(jié)構(gòu)不同于美國A+Flowtek的整流式流量傳感器。而測試數(shù)據(jù)表明，在前直管段僅2D時，準(zhǔn)確度可達±1%，為5D時，準(zhǔn)確度可達±0.3%，β值建議取0.5～0.65之間。在前直管段長度約30D的條件下，對上述的三種結(jié)構(gòu)進行了流出系數(shù)的重復(fù)性、不確定度、線性度的測試比較，技術(shù)性能難分伯仲。
多孔孔板的計算與孔板類似，主要區(qū)別是如何計算β值。首先需算出它的流通面積Aef。
內(nèi)錐流量傳感器
對于內(nèi)錐流量傳感器，流體是通過節(jié)流件錐體與管壁形成了具有整流作用的環(huán)形通道。這種環(huán)形通道節(jié)流方式可在確保較高準(zhǔn)確度的前提下，對前直管段長度的要求比孔板低得多。美國科羅拉多工程實驗室（CEESI）對其進行了測試，數(shù)據(jù)公布在API MPMS22.2中，測試報告宣稱，不僅直管段要求短，而且壓損也比孔板低一些。
內(nèi)錐流量傳感器β值的計算，仍需通過流通面積A時來計算當(dāng)量直徑dV。
內(nèi)錐流量傳感器在我國21世紀(jì)初期，在缺乏充分研究、測試，沒有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程的情況下，而又過熱炒作，廠家為追逐利潤，忽視質(zhì)量紛紛仿制；用戶不分場合到處濫用，造成多起嚴(yán)重事故。
針對內(nèi)錐流量傳感器的不足，我國近幾年相繼推出了槽道、內(nèi)文丘利、梭式等新型節(jié)流流量傳感器。
槽道流量傳感器
由金湖統(tǒng)創(chuàng)司推出， 節(jié)流件為一紡錘體（圖１），具有較長的中段，用4個導(dǎo)流片來固定節(jié)流件，從力學(xué)角度看較內(nèi)錐安全、可靠。但作為節(jié)流件的紡錘體過長，不僅加大了加工成本，也增大了摩阻，壓力損失在相同的β值下，約為內(nèi)錐的2/3。如維持±1%精確度，前直段不得小于5D。
梭式流量傳感器
梭式流量傳感器尾部可使加速的流體在擴張的通道中，不分離的條件下減速增壓，使不可恢復(fù)壓損降至最小。樣機初測表明：β=0.64時，流出系數(shù)誤差為±0.3%，壓損僅為槽道的2/3，內(nèi)錐的1/3。
環(huán)楔流量傳感器
近幾年推出一種新型差壓流量傳感器。據(jù)稱，這種流量傳感器增加了量程比， 減小了壓損， 增加了耐磨性。美國科羅拉多工程試驗室曾對其進行了測試，確定了流出系數(shù)及膨脹系數(shù)等有關(guān)數(shù)據(jù)，但仍不夠充分。對以上所述的優(yōu)點，筆者有所質(zhì)疑，它的結(jié)構(gòu)與文丘里管有相似之處，只是增大了擴張角，又如何保證流體不分離而減小壓損？
教訓(xùn)與建議
前車之覆，后車之鑒 近七、八年以來我國流量業(yè)界根據(jù)市場需求，引進和自行開發(fā)了不少新型節(jié)流流量傳感器，成績斐然。在推廣應(yīng)用過程中必然會面臨不少問題，生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)這些問題，認真逐一解決，才有可能使產(chǎn)品日益完善。遺憾的是不少廠商為利所惑，熱衷于炒作，忽視產(chǎn)品的改進。如內(nèi)錐流量傳感器在已知單臂懸掛易折斷，后錐取壓孔易堵、壓損較大（僅次于孔板）的情況下，不僅未認真改進，反而呼吁大力推廣。結(jié)果，發(fā)生了機毀人亡的嚴(yán)重事故。當(dāng)前，爆炸聲余音未了，炒作的沉渣似又泛起，應(yīng)引起國內(nèi)業(yè)界的嚴(yán)重關(guān)注。
少說空話，多干實事 由于影響流量儀表的因素較多，在研發(fā)過程中有不少數(shù)據(jù)，無法通過理論推導(dǎo)來確定；在推廣應(yīng)用開始的一個階段，所遇到的不少問題都只能腳踏實地用試驗來逐一解決；而故弄玄虛、炒作理念是無濟于事的。
測試數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn) 在研發(fā)、改善流量儀表的過程中，只有腳踏實地去做試驗，以積累成千上萬的數(shù)據(jù)。為使新型流量儀表在推廣過程中穩(wěn)步前進，需要對這些數(shù)據(jù)認真整理，去偽存真。必要時對有疑惑的數(shù)據(jù)還應(yīng)重新測試予以核實、印證。在此基礎(chǔ)上歸納、整理、總結(jié)、提高所撰寫的標(biāo)準(zhǔn)才有實用、推廣價值，使生產(chǎn)廠家有數(shù)可依，使用者有據(jù)可查。
標(biāo)準(zhǔn)是測試數(shù)據(jù)的升華與提高；而一個切實可行的標(biāo)準(zhǔn)也必須建立在大量嚴(yán)謹(jǐn)可靠的測試數(shù)據(jù)上，否則，將難以實施，只是一紙空文而已。
評估新型節(jié)流流量傳感器的校驗裝置
新型節(jié)流流量傳感器的特點都宣稱具有安裝直管段短而確保準(zhǔn)確度高的性能，只有通過專用的阻力件流量校驗裝置所試數(shù)據(jù)才能令人信服。國外已建立這種裝置，開展十多年的測試、研究，很遺憾我國尚未引起足夠重視。
標(biāo)準(zhǔn)的制定
近百年以來，經(jīng)典節(jié)流流量傳感器由于制定了標(biāo)準(zhǔn)，才可能在上世紀(jì)中期取得流量市場近70%的份額。但隨著工業(yè)的現(xiàn)代化，新型流量儀表不斷推出，要順利推行這些儀表，首先需要制定標(biāo)準(zhǔn)。電磁、超聲均已著手制定標(biāo)準(zhǔn)，而新型節(jié)流流量傳感器由于種類較多，制定標(biāo)準(zhǔn)雖有一定難度也必須考慮，否則又將無序濫造，無據(jù)選用，難以避免發(fā)生重大事故。
有關(guān)制定標(biāo)準(zhǔn)的條件， 如何制定，由于篇幅限制，請參閱API MPMS22.2“差壓式流量儀表測試備忘錄”。
小結(jié)
從中天之日到夕陽西下 經(jīng)典節(jié)流流量傳感器問世已有百余年的悠久歷史。但其致命的弱點是必需具有30~40D的安裝直管段長度，才可能保證有±1%的準(zhǔn)確度。對于現(xiàn)代化的工業(yè)，不可能滿足這個苛刻的條件，只能是無可奈何花落去了。
初露鋒芒但并不完美 為應(yīng)對經(jīng)典節(jié)流流量傳感器的不足，近十年推出了以縮短安裝直管段長度而確保準(zhǔn)確度為特點的環(huán)形通道、多孔孔板等多種新型節(jié)流流量傳感器，初露鋒芒即有令人矚目的表現(xiàn)。但它與經(jīng)典節(jié)流流量傳感器相比，還是比較稚嫩，如果在條件尚不成熟就不顧后果全面、大力推廣，必將重蹈覆轍，發(fā)生令人難以接受的嚴(yán)重事故。科學(xué)試驗與建立標(biāo)準(zhǔn) 為什么經(jīng)典節(jié)流流量傳感器能經(jīng)歷百余年輝煌的歷史？靠的是反復(fù)認真進行科學(xué)試驗，再將試驗結(jié)果用于現(xiàn)場進行驗證，如此不斷地測試、提升。將這些成果總結(jié)成為標(biāo)準(zhǔn)，才有穩(wěn)固的基礎(chǔ)。令制造有法可依，使用有據(jù)可查。
阻力件試驗勢在必行 新型節(jié)流流量傳感器的特點在于無需較長的直管段長度，即可維持較高的準(zhǔn)確度，這個特點必須由廠家用科學(xué)的試驗數(shù)據(jù)予以驗證，且由第三方予以證明，而不能只是引經(jīng)據(jù)典，用別人的實驗數(shù)據(jù)來證明自己產(chǎn)品的技術(shù)性能。要創(chuàng)立民族的品牌，沒有捷徑可走，必須腳踏實做實驗，一絲不茍測數(shù)據(jù)。研發(fā)新型節(jié)流流量傳感器，阻力件試驗勢在必行，建立相應(yīng)的試驗室迫在眉睫。 |
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