管道壓縮空氣流（liú）量計在測量*低（dī）溫液體時影響因素分析

所謂（wèi）工業上的*低溫流（liú）體，一般指在大氣（qì）壓下沸點為－50℃以下的流體。
代表性的*低溫流體有LNG(液化天然氣)、LN2(液氮)、LO2(液氧)、液化乙烯、液氫、液氯以（yǐ）及這些低溫氣體，L PG(液化石油氣（qì）)不包括在（zài）*低溫流體中。
在論述*低溫流體的流量測量方法時，特別要（yào）了解的是在工（gōng）業過程中使用這些流體時（shí），它（tā）與常溫或高溫相比有哪些不同?容易發生什麽（me）樣的問（wèn）題（tí）?因此，*先（xiān）列舉*低溫流體和過程的特征加以說明。
(1)容易引起（qǐ）狀態變化

構成*低溫流體的物質具有表1、表2所示（shì）的物理常數。這些流體通（tōng）常以飽（bǎo）和狀態儲（chǔ）存在絕熱的儲存容器裏。用泵升壓、送出，開始過程處理，並反複進（jìn）行加（jiā）壓、減壓。在此過程（chéng）中，飽和狀態的*低溫流體（tǐ）一會兒變為過冷狀態，一會兒變為沸騰（téng）狀態，狀態容易變化。因此，配管設計和流量計設計需要采取措施。
表1 低沸點物（wù）質（zhì）的物理常數
表2 液化天然氣成分物質的物理常數

(2)有因濃縮而出現的物態變化
液化天然氣是由表（biǎo）2所示的物質而組成的（de）混合物。由於（yú）從外部向儲存容器或配（pèi）管內加熱，所（suǒ）以，先從甲烷開始蒸發，發生稱為濃縮的如圖1所示那樣的成分變化。液（yè）化天（tiān）然氣的成分（fèn）物質甲烷、乙（yǐ）烷、丙烷、丁烷的（de）液（yè）態密度如圖2所示。由於濃縮，液化天然氣的液態密度變大，所以，測量流量時，必（bì）須修正密度（dù）。
(3)對材料有限製
金屬材料在*低溫下（xià）的屈服點、拉伸強度、延伸率、節流、衝擊試驗值等機械性質與常（cháng）溫下有很大不同（tóng），在*低溫下，金屬（shǔ）材料的拉伸強度上升，但延展性降低，衝擊值也隨材料（liào）而顯著下降。因此，在*低溫下所使用的儀器（qì）的材（cái）料，應是有充分抗破壞韌性的（de）材料，使之不引起脆性破壞（huài），這些材料（liào）就叫做低溫材料。但是，現在使用的*一般的（de）材料有：不鏽（xiù）鋼、鋁合（hé）金、90％的鎳鋼、35％的（de）鎳鋼(鎳鐵合金)。表3示出了低（dī）溫（wēn）材（cái）料的（de）機械（xiè）性質。圖（tú）3還（hái）示出了不鏽鋼的恰貝遷移（yí）溫度曲線。

圖1液化天然（rán）氣的濃縮

圖（tú）2 液化（huà）天然氣成分的液態（tài）密度

圖3不鏽（xiù）鋼的恰貝遷移溫度遷移曲線
表（biǎo）3低溫材（cái）料的機械性質

(4)要求考慮因冷縮而（ér）產生的應力、間隙的（de）變化後進行設計。
低溫材料的物理性質如表4所示。用這些材料設計測量儀器時（shí），必須充分考慮冷縮的影響。
(5)需要預冷
如果使*低溫流體急（jí）劇地流入處於溫暖狀態的配管和儀器的局部（bù），則不能控（kòng）製從法蘭漏出*低溫流體，這樣（yàng），配管和儀器會產生異（yì）常應力，有被破壞的危險。因此（cǐ），必須進行預冷作業，冷（lěng）卻到所（suǒ）定的溫度狀（zhuàng）態然後開始使（shǐ）用。
(6)必（bì）須注意因高凝（níng）固點物質的凝（níng）固而產生故障
開始使用前（qián）．如果不消（xiāo）除空氣、油分，那麽，在*低（dī）溫下（xià），固化的水分，油分，二氧化碳等會增（zēng）大可動部分的摩擦，使過濾器堵塞，發生效障。
表4低溫材料的物理性質（zhì）

(7)在氣液分界麵引起對流
在氣液分界麵內產生（shēng）的對流（liú），會出現微弱的脈動現象（xiàng），發（fā）生因煙霧而產生的故障。
流量測量儀器的種類
目前使用*多的*低溫（wēn）流（liú）體的流量測量儀器有孔板、管道壓縮空氣流量計、渦輪（lún）流（liú）量計三種。但是，各種流量計，根（gēn）據其用途、測量範圍（wéi），也研製了很多不同的結構。因此，希（xī）望選擇儀器時，一定（dìng）要在充分掌握各種儀器的特征的基礎上考慮（lǜ）價格。維護（hù）性能、要求精度、過程（chéng）中測量場所（suǒ）的特征。
*低溫流體以液體和氣體兩種狀態存在，但幾（jǐ）乎所有的問題都發生在流體的流（liú）量（liàng）測量過程中。因此．這裏主（zhǔ）要說明*低溫液體的流量（liàng）測量。
用孔板（bǎn）測量流體的方法是根據德國（guó）工（gōng）業標（biāo）準、美國機（jī）械工程師學會、日本工業標準等的標準確定的。由於（yú）其使用效果好，所以（yǐ），*低溫流體（tǐ）在（zài）以上述標準定義（yì）的物性值的範（fàn）圍內，如果（guǒ）測（cè）量時沒有異常的物性值變（biàn）化，就能（néng）進行圓（yuán）滿的（de）測量。
實際上在*低溫流體（tǐ）的流量測量中，孔板應用得（dé）*多，可靠性也高。但是，在進（jìn）行（háng）儀表設計時有幾個重要的事項需要注意，下麵就加（jiā）以敘述。
材料和結構
1.材料采用SUS316L。焊接噴嘴使用低炭焊接（jiē）棒是安全的。
2.*低溫流體在飽和狀態下流（liú）動（dòng）時，為把容易引起差壓的擺動平滑化後進行測量，希望（wàng）取壓型式用角接取壓。
3.為了減少由於冷縮而引起的孔板漏濁，可將孔板（bǎn）和環室作成一體。
4.對於測量高壓配管或（huò）泵流用的（de）孔板，難以用夾緊的辦法來控製安裝處的漏濁，有（yǒu）時甚至需要停止設備運行（háng）。因此，要按照配管等級來提高孔板安裝位置（zhì）的法（fǎ）蘭和螺絲的等級，這種方法比通常用的過盈量要大，以防漏泄。同時（shí），要將熱傳導率好的（de）金屬插入螺絲的空（kōng）間，使配管（guǎn）的（de）冷縮不產生時間差。根據情況，也有選擇螺絲的冷縮率比孔板大（dà）的。
5.在口徑較大的（de）配管上安裝（zhuāng）孔板（bǎn）時，用上述的薄片（piàn）式的，有時不能控製漏泄。要使（shǐ）用帶有法蘭的孔板或焊接式孔（kǒng）扳。
2)孔板設計（jì）
管道壓縮（suō）空氣流量計
特征
管道壓縮空氣流量計（jì）用於*低溫流體的流量測量時，一般特征如下：
1.壓力損失比較小。即使是*低溫（wēn）的流體，其蒸發量也少，可以高精（jīng）度測（cè）量。
2.量程範圍大。
3.由於是檢測（cè）流速，所以，流量和輸出的（de）關係為線性。
4.由於可以脈衝輸出，容易累積計算。
5.很容易安裝導壓管。
結構和材料（liào）
為了減（jiǎn）少熱收縮等原因產生的漏液的可能性，主體一般裝有法蘭（lán）盤，而不用螺紋接頭。
為了避免冷熱的影響，前置放大器部分采用加長管來安裝。但是，有時（shí）也可根據情（qíng）況安裝散熱（rè）片。本體、三角柱、法蘭盤需使用低（dī）溫材料SUS316。
流量測（cè）量範圍
通（tōng）常希望流量（liàng）計的（de）口徑與普通配管（guǎn）直徑一致。但是（shì），往往是根據將（jiāng）來的計劃來設計配（pèi）管。當配管直徑很大或使用量增加之後，會（huì）出（chū）現測量精度變（biàn）差、甚至不能（néng）測量的情況。在這種情況下（xià），必須按測量範圍選（xuǎn）用管道壓縮空氣流量計以及前後安（ān）裝的整流器以使口徑一致。一般地說，可按照下麵幾點來選定（dìng）。
1.*小流量的*限是這樣選取的：當流量低於這個*限時，流量信號變弱。按雷諾數（shù）劃分（fèn）的話，雷諾數（shù）大約是2000。
2.*大流（liú）量。換算為（wéi）流速的話，取6米／秒。取該值的原因是一方麵在流（liú）量計的檢測部分壓力損失增加，流體在該處急劇蒸發，另一方麵（miàn）它是渦（wō）街流量測（cè）量的*限值。
結構和材料
渦輪（lún）流量計中裝有轉子（zǐ）和軸承等以高速轉動的可動部分、摩擦部分（fèn）。因此，應充分了解其結構（gòu）和處（chù）理方法，否則，使用時（shí）就（jiù）不會發揮其特性（xìng）。
一般（bān）使用的材料是大家所（suǒ）知道的SUS304L低溫材料。如能進行奧氏體化處理，SUS304也可使用（yòng）。
軸（zhóu）承是渦輪流量計（jì）的*重要部分，達部分決定其特性、耐久性。如果被測流體是沒有潤滑性的液體，在選澤軸承時，要十分注意。通過實驗證明，測量液化天然氣用的渦輪流量計可以使用AISI 440C不鏽鋼（gāng）的滾珠軸承。
流量範圍
用渦輪流量計（jì）測量*低溫流（liú）體時，*容易發生的故（gù）障是因儀表的壓力損失而引起的急劇蒸發。儀（yí）表中形成急劇蒸發後，轉子將以比通常轉速快數十倍的速度旋轉。這樣軸承會在很短的時間內（nèi）就（jiù）被徹底磨壞。防止（zhǐ）蒸發的*好方法是適當加大儀表的尺寸。渦輪流（liú）量計的壓力損失與流量的平方成正比，如能將被測*大流量限製在儀表容量的1／2時，壓力損失可下降（jiàng）到額定的1／4。
一股地說（shuō），在間斷使（shǐ）用時，如將被測*大流量控製在儀表容量的（de）70％以下，基（jī）本上不會產生（shēng）因儀表本身的壓力損失而（ér）出現的故障。連續使用時，要將常用流（liú）量限製在儀表（biǎo）容量的50％以下。這就需要將軸承的檢查周期取為一年（nián）以上。
粘度的影響
當流（liú）體是（shì）紊（wěn）流時，轉子的（de）轉速不受粘度和密度的影響。但是，當是層（céng）流時，就要受影響。因此，在流量小的地方，可測量的流體的密度和流量之間存在（zài）一定的*限（xiàn）。液化天然氣等*低溫流體和汽油相比，粘度小一個數量級。因此，就可以用汽油檢定，保證得到量程以上的值。

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