渦街氣體流量計概述
渦街流量計是采用壓電應(yīng)力式傳感器,性能可靠性高,可在-20℃~+250℃的流體溫度范圍內(nèi)工作。工作壓力損失較小,量程范圍寬,對空氣測量量程比可達30比1,渦街氣體流量計測量技術(shù)成熟的產(chǎn)品。具備了模擬標準信號、數(shù)字脈沖信號輸出,可以與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較、理想的測量儀器。
渦街流量計廣泛用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì),精度高,在測量流體體積流量時不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響,可靠性高,維護量小,能長期穩(wěn)定。
渦街氣體流量計的工作原理
在流體中設(shè)置非流線型旋渦發(fā)生體(阻流體),則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街,如圖所示。
旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,被測介質(zhì)來流的平均速度為V,旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,表體通徑為D,根據(jù)卡曼渦街原理,有如下關(guān)系式:
f=StV/d 公式(1)
式中:
f-發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡門旋渦頻率
St-斯特羅哈爾數(shù)(無量綱數(shù))
V-流體的平均流速
d-旋渦發(fā)生體的寬度
由此可見,通過測量卡門渦街分離頻率便可算出瞬時流量。其中,斯特羅哈爾數(shù)(St)是無因次未知數(shù),
圖表示斯特羅哈爾數(shù)(St)與雷諾數(shù)(Re)的關(guān)系。
在曲線表中St=0.17的平直部分,漩渦的釋放頻率與流速成正比,即為渦街流量傳感器測量范圍度。只要檢測出頻率f就可以求得管內(nèi)流體的流速,由流速V求出體積流量。所測得的脈沖數(shù)與體積量之比,稱為儀表常數(shù)(K),見式(2)
K=N/Q(1/m³) 公式(2)
式中:K=儀表常數(shù)(1/m³)。
N=脈沖個數(shù)
Q=體積流量(m³)
渦街氣體流量計產(chǎn)品特點
1、結(jié)構(gòu)簡單而牢固,無可動部件,可靠性高,長期運行十分可靠。
2、安裝簡單,維護十分方便。
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,精度高。
5、測量范圍寬,量程比可達1:10。
6、壓力損失較小,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),輸出信號頻率不受流體物理性質(zhì)和組份變化的影響,儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān),測量流體體積流量時無需補償,調(diào)換配件后一般無需重新標定儀表系數(shù)。
8、應(yīng)用范圍廣,蒸汽、氣體、液體流量計的流量均可測量。
9、檢定周期為二年。
10、應(yīng)用內(nèi)徑范圍為25-300mm(滿管式),插入式渦街氣體流量計應(yīng)用內(nèi)徑范圍為350-1200mm)。
11、滿管式測量液體精度為1%,測量蒸汽和氣體精度為1.5%,插入式測量液體精度為2%,測量蒸汽和氣體精度為2.5%。
12、被測介質(zhì)溫度為-20~150℃、-40~250℃、+100~350℃(僅管式)。
13、輸出信號為三線制電壓脈沖,三線制4-20mA、二線制4-20mA。
渦街氣體流量計參數(shù)
1、口徑:DN15~DN3000mm
2、公稱壓力:0.6~42MPa
3、工況溫度:-180~+500℃
4、精度:±1.5%FS
5、輸出信號:4~20mA二線制;脈沖0~1000HZ;RS232/RS485(或按用戶要求協(xié)商提供)
6、防護等級:IP65 IP67
7、防爆標志:本安型ExiallCT4;隔爆型ExdllCT4
8、執(zhí)行標準:企標Q/BET05-06
9、表頭顯示:累積流量;瞬時流量;工況溫度;工況壓力(溫壓補償式才有);棒狀滿量程百分比;故障自檢
10、公稱通徑:卡裝式:DN10~DN300; 插入式:DN350~DN1000; 法蘭式:DN10~DN3000
渦街氣體流量計流量范圍
常用氣體介質(zhì)的標準狀態(tài)密度(0℃,絕壓P=0.1MPa)
氣體名稱 | 密度(kg/m3) | 氣體名稱 | 密度(kg/m3) |
空氣(干) | 1.2928 | 乙炔 | 1.1717 |
氮氣 | 1.2506 | 乙烯 | 1.2604 |
氧氣 | 1.4289 | 丙烯 | 1.9140 |
氬氣 | 1.7840 | 甲烷 | 0.7167 |
氖氣 | 0.9000 | 乙烷 | 1.3567 |
氨氣 | 0.7710 | 丙烷 | 2.0050 |
氫氣 | 0.08988 | 丁烷 | 2.7030 |
一氧化碳 | 1.97704 | 天然氣 | 0.8280 |
二氧化碳 | 1.3401 | 煤制氣 | 0.8020 |
渦街氣體流量計產(chǎn)品型譜
渦街氣體流量計儀表的安裝設(shè)計
儀表的正確安裝是保障儀表正常運行的重要環(huán)節(jié),若安裝不當,輕則影響儀表的使用精度,重則會影響儀表的使用壽命,甚至會損壞儀表。
(一) 安裝環(huán)境要求:
1.盡可能避開強電設(shè)備、高頻設(shè)備、強開關(guān)電源設(shè)備。儀表的供電電源盡可能與這些設(shè)備分離。
2.避開高溫熱源和輻射源的直接影響。若必須安裝,須有隔熱通風措施。
3.避開高濕環(huán)境和強腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝,須有通風措施。
4.渦街流量儀表應(yīng)盡量避免安裝在振動較強的管道上。若必須安裝,須在其上下游 2D 處加設(shè)管道緊固裝置,并加防振墊,加強抗振效果。
5.儀表安裝在室內(nèi),安裝在室外應(yīng)注意防水,特別注意在電氣接口處應(yīng)將電纜線彎成 U 形,避免水順著電纜線進入放大器殼內(nèi)。
6.儀表安裝點周圍應(yīng)該留有較充裕的空間,以便安裝接線和定期維護。
(二) 儀表管道安裝要求:
1.渦街流量儀表對安裝點的上下游直管段有一定要求,否則會影響介質(zhì)在管道中的流場,影響儀表的測量精度。儀表的上下游直管段長度要求見圖(三)
注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游,而應(yīng)安裝在渦街流量儀表的下游 10D 處。
2.上、下游配管內(nèi)徑應(yīng)相同。如有差異,則配管內(nèi)徑 Dp 與渦街儀表表體內(nèi)徑 Db,應(yīng)滿足以下關(guān)系0.98Db≤Dp≤1.05Db上、下游配管應(yīng)與流量儀表表體內(nèi)徑同心,它們之間的不同軸度應(yīng)小于 0.05Db
3.儀表與法蘭之間的密封墊,在安裝時不能凸入管內(nèi),其內(nèi)徑應(yīng)比表體內(nèi)徑大 1-2mm
4.測壓孔和測溫孔的安裝設(shè)計。被測管道需要安裝溫度和壓力變送器時,測壓孔應(yīng)設(shè)置在下游 3-5D處,測溫孔應(yīng)設(shè)置在下游 6-8D 處,見圖(七)。D 為儀表工稱口徑,單位:mm
5.儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。
6.測量氣體時,在垂直管道安裝儀表,氣體流向不限。但若管道內(nèi)含少量液體,為了防止液體進入儀表測量管,氣流應(yīng)自下而上流動,如圖(四)a 所示
7.測量液體時,為了保證管內(nèi)充滿液體,所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時,應(yīng)該保證液體流動方向從下而上。若管道內(nèi)含少量氣體,為了防止氣體進入儀表測量管,儀表應(yīng)安裝在管線的較低處如圖(四)b 所示
8.測量高溫、低溫介質(zhì)時,應(yīng)注意保溫措施。轉(zhuǎn)換器內(nèi)部(表頭殼體內(nèi))高溫一般不應(yīng)超過 70℃;低溫易使轉(zhuǎn)換器內(nèi)部出現(xiàn)凝露,降低印制電路板的絕緣阻抗,影響儀表正常工作。
(三) 儀表的安裝外形尺寸:見圖(五)、圖(六)
(四)插入式渦街流量儀表安裝步驟:
1.在管道上用氣焊開一個略小于φ 100mm 的圓孔,并把圓孔周圍毛刺清除干凈,以保證測頭旋轉(zhuǎn)流利
2.在管道圓孔處焊上廠家提供的法蘭,要求法蘭軸線與管道軸線垂直。
3.將球閥及傳感器安裝在焊接好的發(fā)蘭上。
4.調(diào)節(jié)絲杠,使插入深度符合要求(保證測頭中心軸線和管道中心軸線重合),流體流向必須與方向標上的指示箭頭保持一致。
5.均勻擰緊壓蓋上的螺絲。(注:壓蓋的松緊程度決定儀表的密封程度和絲杠能否旋動)
6.檢查各環(huán)節(jié)是否完成好,慢慢打開閥門觀察是否有泄漏(需特別注意人身安全)若有泄露請重復(fù)步驟 5、6。
(五)壓力變送器和 Pt100 安裝示意圖
儀表配線設(shè)計
一. 輸出頻率信號的三線制渦街流量儀表配線設(shè)計
輸出頻率信號的三線制流量傳感器采用 DC24V 或 DC12V 電源供電,一般通過三芯屏蔽電纜線(RWP3×0.5mm)與顯示儀表或計算機相連,屏蔽層應(yīng)可靠地接到放大器殼的接地螺絲上。屏蔽電纜線的選擇應(yīng)適合現(xiàn)場環(huán)境要求,另外屏蔽電纜線要與其它強功率電力線分離,不能平行走線。傳感器端子接線見圖(八)
二.輸出標準 4~20mA 電流信號的兩線制渦街流量儀表配線設(shè)計
輸出標準 4~20mA 電流信號的兩線制變送器采用 DC24V 電源供電,一般通過兩芯屏蔽電纜線(RWP3×0.5mm)與顯示儀表或計算機相連,屏蔽層應(yīng)可靠地接到放大器殼的接地螺絲上。屏蔽電纜線的選擇應(yīng)適合現(xiàn)場環(huán)境要求,另外屏蔽電纜線要與其它強功率電力線分離,不能平行走線。變送器端子接線見圖(九)
三.帶 RS-485 通訊接口功能的渦街流量儀表配線設(shè)計
帶 RS-485 通訊功能的渦街流量儀表采用 DC24V 電源供電,與其它設(shè)備之間采用四線制傳輸方式。儀表端子接線見圖(十)
四.防暴型渦街流量儀表配線設(shè)計
LUGB/E 三線制脈沖輸出型渦街流量儀表與 LB978 齊納安全柵相連、LUGB/E 兩線制標準 4~20mA 電流輸出型渦街流量儀表與 LB987S 齊納安全柵相連可構(gòu)成本質(zhì)安全型防爆系統(tǒng),產(chǎn)品防爆標志為 Ex ia Ⅱ CT2-T5。
本安防爆型渦街流量傳感器/變送器與防爆安全柵和積算系統(tǒng)等關(guān)聯(lián)設(shè)備的接線性請參看防爆安全柵廠家提供的接線說明和以下所示圖(十一),圖(十二)。
注意事項:
(1)防爆型傳感器和變送器安裝于危險場所,安全柵、顯示儀表、供電電源,計算機等關(guān)聯(lián)設(shè)備必須安裝在安全場所。
(2)傳感器和變送器應(yīng)有可靠接地,防爆地線不得與強電系統(tǒng)保護接地共用。