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預(yù)付費蒸汽流量計選型-渦街流量計

來源:濰坊信特自動化儀表有限公司   2019年11月25日 09:02  

      渦街流量計屬于速度式流量計的一種,主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)。

其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度適中,在測量流體為體積流量時,幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。

    因無可動機(jī)械零件,因此具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)量小、流通能力大(與其它同等口徑的流量計比,可通過的流量大),由于渦街流量計具有這些特點,已成為常用的流量儀表之一。

一、工作原理 渦街流量計的工作原理 :渦街流量計是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的,在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體(旋渦發(fā)生體有多種形狀),則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼旋渦,旋渦在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列

旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān),可用公式1表示: f為輸出頻率,單位為Hz; v為流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度,單位為m/s; d為旋渦發(fā)生體迎流面寬度,單位為m; D 為管道內(nèi)徑,單位為m; St為斯特勞哈爾數(shù)(Strouhalnumber),無量綱數(shù),它與旋渦發(fā)生的形狀及雷諾數(shù)有關(guān),從圖二中可以看出斯特勞哈爾數(shù)在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)視為常數(shù)。

   從中可以看出,斯特勞哈爾數(shù)視為常數(shù)時,旋渦發(fā)生體迎流面寬度、工藝管徑確定后,頻率只與流速有關(guān)。

渦街流量計的流量方程: 式中:qv為體積流量,m3/s; qm為質(zhì)量流量,kg/s; f為傳感器輸出信號的頻率,Hz; K為傳感器的儀表系數(shù); ρ為流體密度,kg/ m3。 當(dāng)測量氣體時,渦街流量計的流量方程式為: 式中:Pn ,Tn 分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力和溫度; Z ,Zn 分別為工作狀態(tài)下和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù); qvn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(20℃,101.32kPa)體積流量,m3/s; P ,T 分別為工作狀態(tài)下的壓力和溫度 傳感器的儀表系數(shù)k值由流量標(biāo)準(zhǔn)裝置校驗得到,校驗介質(zhì)通常是用水或空氣。

  從中可見,一般渦街流量計頻率輸出信號不受流體物性和組分變化的影響,只與儀表系數(shù)K、旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸、雷諾數(shù)有關(guān),而當(dāng)儀表系數(shù)K、旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸在產(chǎn)品出廠前已確定,當(dāng)雷諾數(shù)工作在精度確保范圍內(nèi)時,渦街流量計頻率輸出信號只與流速有關(guān)。

  但是,當(dāng)我們需要的是質(zhì)量流量時,我們在得到體積流量的同時還要取得流體的密度,這就要對密度產(chǎn)生影響的參數(shù)進(jìn)行檢測,如溫度、壓力等,對密度進(jìn)行修正。

二、分類 渦街流量計有好多種分類,我們常用的是: 按傳感器連接方式分類,

被分為:1)法蘭連接型;2)對夾型(也稱夾持型); 按傳感器與轉(zhuǎn)換器組成分類,被分為:1)一體型;2)分離型; 按傳感器結(jié)構(gòu)形式分類,被分為:1)滿管式;2)插入式。

三、結(jié)構(gòu) 渦街流量計一般由四部分組成,旋渦發(fā)生體、旋渦檢出器、儀表表體及轉(zhuǎn)換器。 1、旋渦發(fā)生體。旋渦發(fā)生體分為單旋渦發(fā)生體和多旋渦發(fā)生體。常用的是單旋渦發(fā)生體,它的基本形狀有三角形、圓形、矩形等,將單旋渦發(fā)生體再進(jìn)行組合,即是多旋渦發(fā)生體,多旋渦發(fā)生體對提高渦街強(qiáng)度、穩(wěn)定性及減低雷諾數(shù)下限有一定作用。

2、旋渦檢出器。檢測旋渦一般有五種方式:1)在旋渦發(fā)生體內(nèi)設(shè)置檢測元件,直接檢測發(fā)生體兩側(cè)的差壓;2)在旋渦發(fā)生體上開導(dǎo)壓孔,在導(dǎo)壓孔中設(shè)置檢測元件,檢測發(fā)生體兩側(cè)的差壓;3)檢測旋渦發(fā)生體周圍的交變環(huán)流;4)檢測旋渦發(fā)生體背面的交變環(huán)流;5)檢測尾流中的旋渦列。通過以上五種檢測方式,采用熱敏、應(yīng)力、應(yīng)變、電容、光電、超聲等技術(shù)的檢測元件,即構(gòu)成多品種渦街流量計傳感器。

3、轉(zhuǎn)換器。將傳感器檢測出的渦街信號通過放大、濾波、整形等處理,根據(jù)實際需要,轉(zhuǎn)換成脈沖信號或兩線制4~20mA電流信號,供二次儀表或控制系統(tǒng)使用。

4、儀表表體。儀表表體的結(jié)構(gòu)及材料應(yīng)根據(jù)被測介質(zhì)的溫度、壓力及腐蝕性等參數(shù)而定,它對測量準(zhǔn)確度也有重要的影響。

四、渦街流量計主要特點 1)結(jié)構(gòu)簡單牢固,無可動部件,安裝維護(hù)方便; 2)可測流體種類較多,液體、氣體、蒸汽等,包括部分混相流介質(zhì); 3)檢測傳感器不直接接觸被測介質(zhì),性能穩(wěn)定,壽命長; 4)輸出是與流量成正比的脈沖信號,無零點漂移,精度較高; 5)測量范圍寬,量程比可達(dá)10:1,特殊需要的可達(dá)20:1或更高; 6)壓力損失較小(與孔板流量計比),運行費用低,更具節(jié)能意義。

7)在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi),不受流體物性及組分的影響,只與儀表系數(shù)及旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān),對檢測元件比較容易做到標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計;

8)性價比高,在眾多的流量儀表中渦街流量計屬于經(jīng)濟(jì)實用的一種。

9)安全性高,若檢測元件發(fā)生故障,不會造成管道斷流;

五、注意事項 一臺再好的儀表,若設(shè)計選型和安裝不正確,那也不會有好的效果,工程設(shè)計時我們應(yīng)注意: 1、考慮工藝參數(shù): 1)要使旋渦發(fā)生體產(chǎn)生旋渦,檢測元件在保證精度范圍內(nèi)工作。不適合低雷諾數(shù)或高粘度的流體介質(zhì)檢測,因為低雷諾數(shù)流體線性度差,高粘度的流體不宜形成旋渦;2)對于被測介質(zhì)中含有細(xì)小顆粒或氣泡含量大于一定比例會影響儀表系數(shù)偏離,選用時應(yīng)慎用;3)對于脈動的流體,極易將流體脈動的頻率疊加到旋渦發(fā)生體的工作脈沖上引起共振,選型時應(yīng)回避;4)對于含固體微粒物的流體對旋渦發(fā)生體的沖刷會磨損旋渦發(fā)生體,若含有的纖維臟污的流體纏繞在旋渦發(fā)生體上會影響使用壽命和測量度;5)考慮介質(zhì)的腐蝕性;6)對用于測量大口徑管道流量時適合用插入式的。

2、安裝環(huán)境:1)傳感器應(yīng)避免安裝在有強(qiáng)烈機(jī)械振動的管道上(如泵出口),若不可避免時,應(yīng)采取防震措施;2)傳感器(包括連接傳感器的屏蔽電纜敷設(shè)時)應(yīng)避免安裝在高溫?zé)嵩础⑤椛湓础?qiáng)電磁場干擾和強(qiáng)腐蝕的環(huán)境中;3)考慮儀表便于安裝維修的空間;4)考慮安全與防護(hù)等級。 3、安裝方式:1)保證流量計前后的直管段(需看儀表產(chǎn)品說明書上直管段要求,越是滿足要求,測量度越高);2)渦街流量計水平安裝較多,測量液體流量時,若被測液體中含有少量的氣體,傳感器應(yīng)安裝在管線的較低處,測量氣體流量時,若被測氣體中含有少量的液體,傳感器應(yīng)安裝在管線的較高處;垂直安裝時,液體的流向自下而上,氣體的流向不限,但氣體中含有少量液體時,則氣體流向必須自下而上。3)對于在水平管道上測量過熱蒸汽,飽和蒸汽和低溫液體時,若條件允許采用側(cè)裝,這樣流體的溫度對放大器的影響較小(任何在水平管道上安裝的傳感器都可在水平管道上側(cè)裝)。

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