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电磁流量计测量固体颗粒流量对管道磨损的机理

来源:www.jsowyb.com 发布时间:2012-12-29 10:48:45
  由于电磁流量计的测量精度受温度、压力、密度和粘度效应等因素影响小,可测量多种介质、测量精度高的特点,在石油、化工、天然气等领域得到广泛应用。流量计测量的流体混合物中多数会存在固体或杂质固体颗粒,固体对流量计振动管的冲刷磨损是一种常见现象,是引起流量计测量精度降低和振动管破坏的主要原因之一。计算流体动力学(CFD)以连续方程和Navier-Stoke(N-S)方程表示流体流动满足的质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律,仿真管道的冲刷磨损部位和程度,可以对管道的工作状态进行预判。

管道的磨损机理

  固体颗粒对管道的磨损分为冲刷磨损(或冲击磨损)和撞击磨损两类。固体颗粒以一定的速度和角度(撞击角)与管道壁接触的磨损称为冲刷磨损,冲刷磨损或被定义为:固体表面与含有固体粒子的流体接触作相对运动,固体表面材料发生损耗。冲刷磨损是由于固体颗粒撞击管道壁使得管道材料发生点蚀,固体颗粒与管道壁之间的摩擦力移除管道壁的材料。固体颗粒与管道间的摩擦因素、固体颗粒与被测流体的速度、撞击角的大小及固体颗粒大小是影响冲刷磨损的主要因素。撞击磨损是通过固体颗粒对管道壁的撞击作用来移除管道材料的。相比之下,撞击磨损的磨损量远小于冲刷磨损的磨损量。因此,冲刷磨损是流量计振动管磨损的主要因素。

  磨损率是衡量管道磨损厚度的标准。固体颗粒与管道壁面的撞击角大小、固体颗粒大小、固体颗粒与被测流体的速度是影响磨损率的主要因素。

  质量为m的固体颗粒以与材料表面成角度α1的速度撞击在材料表面,称α1为撞击角。图中FR、Ft分别为固体粒子对材料表面的撞击力和切削力,假设固体粒子与材料表面的摩擦因子为μm,根据牛顿运动定律得

  当FR<Ft,即μm<cotα1时,固体粒子对材料表面的作用主要表现为犁削作用,对材料表面具有磨损作用;当FR>Ft,即μm>cotα1时,固体粒子对材料表面的作用主要表现为垂直撞击作用,对材料表面的磨损作用较小,忽略不计。

关键词:涡轮流量计涡街流量计分体式电磁流量计

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