對于
橫河渦街流量計而言,“選型”與“安裝”是不可分割的整體。直管段要求不是一份簡單的說明書附錄,而是精密測量工程設計的核心組成部分。在項目選型初期,就必須詳細調研安裝地點的管道布局,明確上游阻流件的類型和距離,并以此為依據,或預留足夠空間,或選擇加裝整直器。唯有從源頭重視并滿足流場條件,才能讓橫河渦街流量計這顆“工業心臟”跳動得更加精準、穩定,為您的生產過程控制、能源管理和貿易結算提供可靠的數據保障。
一、為何直管段如此重要?——流場是測量的“舞臺”
渦街流量計的工作原理是基于“卡門渦街”現象。它在流體中放置一個阻流體(旋渦發生體),當流體流過時,會在其兩側交替產生有規律的旋渦。通過檢測旋渦的頻率,即可計算出流體的流速和流量。
這個原理的核心前提是:流經旋渦發生體的流體必須是充分發展的、穩定的單相流場。任何流場的擾動,如:
流速分布畸變:管道中心流速與管壁附近流速的比例異常。
旋渦(Swirl):流體呈螺旋狀前進。
湍流:流體質點做無規則的混亂運動。
這些擾動都會干擾旋渦的正常生成與剝離,導致產生的渦街頻率不穩定、信號噪聲增大,最終表現為測量值偏離真實值、精度下降甚至無法正常計量。
而管道上的閥門、彎頭、三通、變徑管等部件,正是制造這些流場擾動的“元兇”。因此,必須在流量計的上游設置足夠長的直管段,其核心作用就是:“整流”——讓紊亂的流體在到達流量計之前,通過與管壁的摩擦和自身的內摩擦,逐漸衰減擾動,恢復穩定、對稱的流速分布。
二、選型時如何確定直管段長度?——具體情況具體分析
橫河渦街流量計的選型手冊中,對直管段的要求并非一個固定值,而是根據上游阻流件的類型和管道雷諾數(與流速、管徑、流體粘度相關)來綜合確定的。選型工程師必須將此作為關鍵參數進行考量。
1.通用性原則:
通常,橫河會建議一個低標準的直管段配置。最常見的要求是:上游不少于15D~20D(D為管道公稱直徑),下游不少于5D。這是一個在理想條件下的基礎參考值。
2.不同阻流件的影響:
單個90°彎頭:這是最常見的工況。通常要求上游15D-20D的直管段。若有兩個不在同一平面上的彎頭(如立體彎管),產生的旋流效應更強,要求可能增至25D-40D。
閥門(全開狀態):不同閥門擾動不同。例如,對于全開閘閥,可能需上游10D-15D;而對于擾動更大的截止閥或球閥,則可能需要20D以上的直管段。切記,流量計絕不能安裝在閥門下游很近的位置。
泵出口:泵的葉輪會對流體產生強烈的旋轉和脈動,是擾動最嚴重的工況之一。通常要求上游有40D-50D甚至更長的直管段。在選型時,如果現場空間有限,必須考慮加裝流量整直器。
變徑管(縮徑/擴徑):變徑會嚴重改變流速分布。通常要求在變徑管后留有足夠長的直管段(如10D-20D),且流量計最好安裝在縮徑后的管道上,這有助于提高流速和信號穩定性。
3.流量整直器——空間受時的解決方案
在實際項目中,經常遇到安裝空間無法滿足長直管段要求的情況。此時,在選型階段就應提出解決方案:加裝流量整直器。
流量整直器是一種內部由多個蜂窩狀或管束狀結構組成的裝置,能有效打散旋渦、矯正流速分布。在橫河的建議中,在泵、雙彎頭等嚴重擾動源后安裝一個高效的流量整直器,可以將所需的上游直管段長度大幅縮短至5D-10D,極大地提高了現場適應性。選型時,可以向橫河或第三方供應商咨詢配套的整直器選項。
三、下游直管段與其他安裝要點
下游直管段的要求相對寬松,通常為5D。其主要目的是保證測量管段的全充滿狀態,并避免下游閥門(若存在)對流量計內部流場產生反向壓力波動影響。
此外,在選型和安裝時還需同步考慮:
管道口徑匹配:確保流量計口徑與管道口徑一致,避免突入或縮頸。
流向標識:嚴格按流量計殼體上的箭頭方向安裝。
振動干擾:盡管橫河渦街流量計有先進的抗振動算法,但仍應盡量遠離大型泵、壓縮機等振動源,或采用獨立的堅固支撐。