渦街流量計主要用于工業管道介質流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質。其特點是壓力損失小,量程范圍大,高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。無可動機械零件,因此可靠性高,維護量小。儀表參數能長期穩定。渦街流量計采用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作溫度范圍內工作。有模擬標準信號,也有數字脈沖信號輸出,容易與計算機等數字系統配套使用,是一種比較先進、理想的測量儀器。
參數及要求
◆測量介質: 氣體、液體、蒸氣
◆連接方式:法蘭卡裝式、法蘭式、插入式
◆口徑規格法蘭卡裝式口徑選擇 25,32,50,80,10
◆法蘭連接式口徑選擇 100,150,200
◆流量測量范圍 正常測量流速范圍 雷諾數1.5×104~4×106;氣體5~50m/s; 液體0.5~7m/s
正常測量流量范圍 液體、氣體流量測量范圍見表2; 蒸氣流量范圍見表3
◆測量 1.0級 1.5級
◆被測介質溫度:常溫–25℃~100℃,高溫–25℃~150℃ -25℃~250℃
◆輸出信號 脈沖電壓輸出信號 高電平8~10V 低電平0.7~1.3V
◆脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m
◆脈沖電流遠傳信號 4~20 mA,傳輸距離為1000m
◆儀表使用環境溫度:-25℃~+55℃ 濕度:5~90% RH50℃
◆材質 不銹鋼, 鋁合金
◆電源 DC24V或鋰電池3.6V
◆防爆等級 本安型iaIIbT3-T6,防護等級 IP65
原理
在流體中設置三角柱型旋渦發生體,則從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦,這種旋渦稱為卡門旋渦,如右圖所示,旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。
渦街流量計是根據卡門(Karman)渦街原理測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標況的體積流量或質量流量的體積流量計。并可作為流量變送器應用于自動化控制系統中。
渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的,流體在管道中經過渦街流量變送器時,在三角柱的旋渦發生體后上下交替產生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過旋渦發生體的流體平均速度及旋渦發生體特征寬度有關,可用下式表示:
f=Stv/d
式中:f為旋渦的釋放頻率,Hz;v為流過旋渦發生體的流體平均速度,m/s;d為旋渦發生體特征寬度,m;St為斯特羅哈數,無量綱,它的數值范圍為0.14-0.27。
St是雷諾數的函數,St=f(l/Re)。
當雷諾數Re在102~105范圍內,St值約為0.2,因此,在測量中,要盡量滿足流體的雷諾數在102~105,旋渦頻率f=0.2v/d。
由此可知,通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發生體的流體平均速度v,再由式q=vA可以求出流量q,其中A為流體流過旋渦發生體的截面積。
安裝
安裝條件
l 傳感器可安裝在室內,也可安裝在室外。環境條件要符合要求。
l 傳感器應安裝在水平、垂直或傾斜(流體的流向自下而上)的與其公稱通徑相應的管道上。
l 傳感器應避免安裝在有機械振動的管道上。當振動不可避免時,應考慮在距傳感器前后約2DN處的直管段上加固定支撐架。
l 傳感器應避免安裝在有較強電磁場干擾、有熱輻射、有腐蝕性氣體、空間小和維修不方便的場所。
l 被測介質含有較多雜質時,應在傳感器上游直管段要求的長度以外加裝過濾器。
l 傳感器的上、下游應配置一定長度的直管段,直管段的內壁應清潔、光滑,無明顯凸凹、積垢和起皮等現象。其長度應符合圖二的要求。安裝液體傳感器的附近管道內,應充滿被測液體。
l 直管段內徑盡可能與傳感器通徑一致,若不能一致,應采用比傳感器通徑略大的管徑,誤差要≤3%并不超過5mm。
安裝步驟要求
l 將配備的專用法蘭分別焊接到上下游直管段上,使專用法蘭和直管段的內徑嚴格垂直與同心。
l 將傳感器夾在焊有專用法蘭的上下游直管段上,用螺栓緊固,使上下游直管段與傳感器保持同軸。
l 傳感器安裝方式:傳感器應朝上或水平(放大器指向)安裝;介質溫度超過250℃,傳感器應水平安裝。
l 傳感器及管道必要時應良好接地,接地電阻≤10Ω。
傳感器上、下游直管段長度的要求
4. 注意事項:
l 專用法蘭與直管段焊接時不能帶著傳感器焊接。
l 安裝時應使傳感器的流向標志與管道內流體流向一致。
l 傳感器安裝前,法蘭凹槽內必須放好密封圈。壓力和溫度測量點的位置,取壓點在傳感器下游3~5DN處,測溫點在下游5~8DN處。
l 測量高溫介質時,切勿用隔熱材料把傳感器連接桿周圍包起來。
l 連接傳感器的屏蔽電纜走向,應盡可能遠離強電磁場的干擾場合。不允許與高壓電纜一起敷設,屏蔽電纜要盡量縮短,并且不得盤卷,以減少分布電感,長度不應超過200米。
l 安裝傳感器前,管道必須進行清洗。沖掉管內的雜質,避免通流后堵塞傳感器。測量液體的管道必須充滿被測液體,防止氣泡的干擾。
測量氣體的管道為防止儲積液的干擾。安裝位置如圖五所示。高溫高壓下更換探頭體時,必須安全操作,做好高溫防護。降溫降壓后在安全條件下方可更換探頭。
渦街流量汁說明書中,標明的流量范圍是使用于特定參考介質的流量范圍,如液體—般指常溫水。用于其他介質時,可用流量范圍將隨介質的粘度和密度不同而異。由于油流量標準裝置采用粘度比水大,密度比水小的柴油做標定介質,流量計的下限流量—般都會相應提高,使可用流量范圍變窄。所以,渦街流量計在油流量標定裝置上標定出現小流量性能變差是正常的。由此我們不難推斷,如果用液化石油氣(這種低粘度介質)標定渦街流量汁,將會得到比水好的相反結果。
◆測量介質:氣體、液體、蒸氣
◆口徑規格法蘭卡裝式口徑選擇25,32,50,80,100
◆法蘭連接式口徑選擇100,150,200
◆流量測量范圍正常測量流速范圍?雷諾數1.5×104~4×106;氣體5~50m/s;液體0.5~7m/s
正常測量流量范圍液體、氣體流量測量范圍見表2;蒸氣流量范圍見表3
◆測量1.0級? 1.5級
◆被測介質溫度:常溫–25℃~100℃
◆高溫–25℃~150℃ -25℃~250℃
◆輸出信號脈沖電壓輸出信號高電平8~10V 低電平0.7~1.3V
◆脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m
◆脈沖電流遠傳信號4~20 mA,傳輸距離為1000m
◆儀表使用環境溫度:-25℃~+55℃ 濕度:5~90% RH50℃
◆材質不銹鋼, 鋁合金
◆電源DC24V或鋰電池3.6V
◆防爆等級本安型iaIIbT3-T6
防護等級IP65
選擇渦街流量計所需要的參數:
1、管道的口徑
2、被測介質的名稱(蒸汽要注明是飽和蒸汽還是過熱蒸汽)
3、被測介質的工作壓力
4、被測介質的工作溫度
5、被測介質的工作流量
渦街流量計安裝對直管段的要求:
正確地選擇安裝點和正確安裝流量計都是非常重要的環節,若安裝環節失誤輕者影響測量,重者會影響流量計的使用壽命,甚至會損壞流量計。
渦街流量計安裝對直管段的要求是非常重要的。它的詳細要求如下:
流量計對安裝點上的上下游直管段一定的要求,否則會影響測量。
若流量計安裝點上的上游有漸縮管,流量計上游應有不小于15D(D為管道直徑)的等徑直管段,下游應有不小于5D的等徑直管段。
若流量計安裝點上的上游有漸擴管,流量計上游應有不小于18D(D為管道直徑)的等徑直管段,下游應有不小于5D的等徑直管段
若流量計安裝點上游有90°彎頭或下行接頭,流量計上游應有不小于20D的等徑直管段,下游應有不小于5D的等徑直管段。
若流量計安裝點上游在同一平面上有90°彎頭,流量計上游應有不小于25D的等徑直管段,下游應有不小于5D的等徑直管段。
流量調節閥或壓力調節閥盡量安裝在流量計下游5D以遠處,若必須安裝在流量計的上游,流量計上游應有不小于25D的等徑直管段,下游應有不小于5D的等徑直管段。
流量計上游若有活塞式或柱塞式泵,活塞式或羅茨式風機、壓縮機,流量計上游應有不小于25D的等徑直管段,下游應有不小于5D的等徑直管段。
特別注意:渦街流量計安裝點的上游較近處若裝有閥門,不斷地開關閥門,對流量計的 使用壽命影響極大,非常容易對流量計造成性損壞。流量計盡量避免在架空的非常長的管道上安裝,這樣時間一長后,由于流量計的下垂非常容易造成流量計于法蘭的密封泄露,若不得已安裝時,必須在流量計的上下游2D處分別設置管道緊固裝置。
管道情況
渦街流量計的安裝要求有一定的前后直管段,常見情況如下(D為管道的直徑):
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管道情況
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上游
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下游
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同心收縮管 全開閘閥
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15D
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5D
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90℃直角彎頭
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20D
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5D
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同平面二個90℃彎頭
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25D
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5D
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半開閘閥 調節閥
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50D
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5D
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不同平面二個90℃彎頭
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40D
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5D
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帶整流管束
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12D
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5D
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安裝條件
1.傳感器應安裝在水平、垂直、傾斜(液體流向自下而上)的與其通徑相同的管道上。傳感器的上游 和下2游應配置一定長度的直管段,其長度應符合前直管段15~20D,后直管段5~1OD的要求。
2.安裝液體傳感器的附近管道內應充滿被測液體。
3.傳感器應避免安裝在有強烈機械振動的管道上。
4.直管段的內徑盡可能與傳感器通徑一致,若不能一致,應采用比傳感器通徑略大的管道,誤差 要≤3%,并不超過5mm。
5.被測介質含有較多雜質時,應在傳感器上游直管段要求的長度以外加裝過濾器。
傳感器應避免安裝在有較強電磁場干擾、空間小和維修不方便的場合。
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