Диафрагма с отводами давления: анализ основных разновидностей и применений стандартных дроссельных устройств 

Фланцевая диафрагма с отводами давления является одним из основных способов отбора давления в стандартных диафрагменных расходомерах и широко применяется для управления технологическими процессами и измерения расхода в таких отраслях, как нефтяная, химическая, металлургическая, энергетическая, теплоснабжение и водоснабжение. Являясь основным дроссельным элементом расходомера разности давлений, фланцевая диафрагма с отводами давления проектируется и изготавливается в соответствии с требованиями международного стандарта ISO 5167 или национального стандарта GB/T 2624 и готова к эксплуатации без необходимости калибровки на реальной потоке. Ниже приводится описание принципа действия, конструктивных особенностей, областей применения и требований к монтажу.

I. Принцип действия и способ отбора давления

Расходомер с фланцевой диафрагмой с отбором давления состоит из стандартной диафрагмы и многопараметрического датчика перепада давления (или датчика перепада давления, датчика температуры и датчика давления). Принцип измерения основан на уравнении Бернулли и уравнении непрерывности: когда жидкость протекает через диафрагму в трубопроводе, площадь поперечного сечения уменьшается, скорость потока увеличивается, статическое давление снижается, в результате чего между входной и выходной сторонами диафрагмы образуется перепад давления, величина которого пропорциональна квадрату расхода. Измерив величину перепада давления, можно точно рассчитать расход жидкости.

Фланцевое давление — один из наиболее распространённых способов отбора давления для диафрагменных расходомеров. Точки отбора давления расположены на расстоянии 25,4 мм (1 дюйм) от торцевой поверхности с верхней стороны диафрагмы и на расстоянии 25,4 мм (1 дюйм) от торцевой поверхности с нижней стороны диафрагмы. Данный способ отбора давления обладает рядом особенностей, касающихся сборки, монтажа, контроля утечек и удаления загрязнений из отверстий для отбора давления.

II. Основные технические характеристики и преимущества

Дроссельная пластина с фланцевым отбором давления отличается прочной и простой конструкцией, удобством монтажа, стабильной работой и надёжностью в эксплуатации. По сравнению с другими способами отбора давления (такими как угловой отбор и отбор на расстоянии от оси трубы) фланцевый отбор давления имеет явные преимущества при небольшом диаметре трубопровода или в случаях, когда установка кольцевой камеры затруднена. Для сред, содержащих небольшое количество загрязнений, склонных к осаждению и засорению, фланцевый способ отбора давления благодаря относительно большому размеру отверстия для отбора давления облегчает удаление загрязнений и продувку. Кроме того, фланцевый способ отбора давления отличается простотой сборки и меньшим количеством мест, где возможны утечки, поэтому его рекомендуется использовать в обычных условиях эксплуатации.

Диапазон номинальных диаметров диафрагм с фланцевым отбором давления обычно составляет от 15 мм до 1200 мм, номинальное давление, как правило, ≤10 МПа (для условий высокого давления можно выбрать линзовую диафрагму высокого давления), диапазон рабочих температур обычно составляет от -50 °C до 550 °C. Диапазон измерения обычно составляет 1:10 или 1:15, точность — 0,5 или 1 класс.

III. Области применения

Расходомеры с фланцевыми диафрагмами могут измерять расход газов, пара, жидкостей и природного газа в трубопроводах. В частности, это включает: жидкости (горячая вода, холодная вода, химические жидкости, легкие нефтепродукты и т. д.), газы (доменный газ, коксовый газ, различные однокомпонентные и многокомпонентные газы и т. д.), перегретый и насыщенный пар, сжатый воздух, природный газ и факельный газ и т. д. Они широко применяются в процессах автоматического контроля и регулирования в таких отраслях, как нефтяная, химическая, металлургическая, энергетическая, теплоснабжение, водоснабжение, фармацевтическая, текстильная и др.

IV. Требования к монтажу

Монтаж фланцевого диафрагменного расходомера напрямую влияет на точность измерений. Для установки дроссельного устройства требуется прямой участок трубопровода длиной 10 диаметров трубы (10D) перед дросселем и 5 диаметров трубы (5D) после него. Если перед дросселем имеются элементы, создающие турбулентность, такие как колена или арматура, длину прямого участка трубопровода необходимо соответственно увеличить. Передняя поверхность дроссельного элемента и зажимного фланца должна быть перпендикулярна оси трубопровода, а отверстие дроссельного элемента и зажимный фланец должны быть соосны с трубопроводом. Уплотнительная прокладка не должна выступать внутрь внутренней стенки трубопровода.