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预付费蒸汽流量计选型-涡街流量计
发布时间:2019-11-25   点击次数:509次

      涡街流量计属于速度式流量计的一种,主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸汽等多种介质。

其特点是压力损失小,量程范围大,精度适中,在测量流体为体积流量时,几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。

    因无可动机械零件,因此具有结构简单、可靠性高、维护量小、流通能力大(与其它同等口径的流量计比,可通过的流量大),由于涡街流量计具有这些特点,已成为常用的流量仪表之一。

一、工作原理 涡街流量计的工作原理 :涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的,在流体中设置三角柱型旋涡发生体(旋涡发生体有多种形状),则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼旋涡,旋涡在旋涡发生体下游非对称地排列

旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关,可用公式1表示: f为输出频率,单位为Hz; v为流过旋涡发生体的流体平均速度,单位为m/s; d为旋涡发生体迎流面宽度,单位为m; D 为管道内径,单位为m; St为斯特劳哈尔数(Strouhalnumber),无量纲数,它与旋涡发生的形状及雷诺数有关,从图二中可以看出斯特劳哈尔数在一定的雷诺数范围内视为常数。

   从中可以看出,斯特劳哈尔数视为常数时,旋涡发生体迎流面宽度、工艺管径确定后,频率只与流速有关。

涡街流量计的流量方程: 式中:qv为体积流量,m3/s; qm为质量流量,kg/s; f为传感器输出信号的频率,Hz; K为传感器的仪表系数; ρ为流体密度,kg/ m3。 当测量气体时,涡街流量计的流量方程式为: 式中:Pn ,Tn 分别为标准状态下的压力和温度; Z ,Zn 分别为工作状态下和标准状态下的气体压缩系数; qvn为标准状态下(20℃,101.32kPa)体积流量,m3/s; P ,T 分别为工作状态下的压力和温度 传感器的仪表系数k值由流量标准装置校验得到,校验介质通常是用水或空气。

  从中可见,一般涡街流量计频率输出信号不受流体物性和组分变化的影响,只与仪表系数K、旋涡发生体的形状和尺寸、雷诺数有关,而当仪表系数K、旋涡发生体的形状和尺寸在产品出厂前已确定,当雷诺数工作在精度确保范围内时,涡街流量计频率输出信号只与流速有关。

  但是,当我们需要的是质量流量时,我们在得到体积流量的同时还要取得流体的密度,这就要对密度产生影响的参数进行检测,如温度、压力等,对密度进行修正。

二、分类 涡街流量计有好多种分类,我们常用的是: 按传感器连接方式分类,

被分为:1)法兰连接型;2)对夹型(也称夹持型); 按传感器与转换器组成分类,被分为:1)一体型;2)分离型; 按传感器结构形式分类,被分为:1)满管式;2)插入式。

三、结构 涡街流量计一般由四部分组成,旋涡发生体、旋涡检出器、仪表表体及转换器。 1、旋涡发生体。旋涡发生体分为单旋涡发生体和多旋涡发生体。常用的是单旋涡发生体,它的基本形状有三角形、圆形、矩形等,将单旋涡发生体再进行组合,即是多旋涡发生体,多旋涡发生体对提高涡街强度、稳定性及减低雷诺数下限有一定作用。

2、旋涡检出器。检测旋涡一般有五种方式:1)在旋涡发生体内设置检测元件,直接检测发生体两侧的差压;2)在旋涡发生体上开导压孔,在导压孔中设置检测元件,检测发生体两侧的差压;3)检测旋涡发生体周围的交变环流;4)检测旋涡发生体背面的交变环流;5)检测尾流中的旋涡列。通过以上五种检测方式,采用热敏、应力、应变、电容、光电、超声等技术的检测元件,即构成多品种涡街流量计传感器。

3、转换器。将传感器检测出的涡街信号通过放大、滤波、整形等处理,根据实际需要,转换成脉冲信号或两线制4~20mA电流信号,供二次仪表或控制系统使用。

4、仪表表体。仪表表体的结构及材料应根据被测介质的温度、压力及腐蚀性等参数而定,它对测量准确度也有重要的影响。

四、涡街流量计主要特点 1)结构简单牢固,无可动部件,安装维护方便; 2)可测流体种类较多,液体、气体、蒸汽等,包括部分混相流介质; 3)检测传感器不直接接触被测介质,性能稳定,寿命长; 4)输出是与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移,精度较高; 5)测量范围宽,量程比可达10:1,特殊需要的可达20:1或更高; 6)压力损失较小(与孔板流量计比),运行费用低,更具节能意义。

7)在一定的雷诺数范围内,不受流体物性及组分的影响,只与仪表系数及旋涡发生体的形状和尺寸有关,对检测元件比较容易做到标准化设计;

8)性价比高,在众多的流量仪表中涡街流量计属于经济实用的一种。

9)安全性高,若检测元件发生故障,不会造成管道断流;

五、注意事项 一台再好的仪表,若设计选型和安装不正确,那也不会有好的效果,工程设计时我们应注意: 1、考虑工艺参数: 1)要使旋涡发生体产生旋涡,检测元件在保证精度范围内工作。不适合低雷诺数或高粘度的流体介质检测,因为低雷诺数流体线性度差,高粘度的流体不宜形成旋涡;2)对于被测介质中含有细小颗粒或气泡含量大于一定比例会影响仪表系数偏离,选用时应慎用;3)对于脉动的流体,极易将流体脉动的频率叠加到旋涡发生体的工作脉冲上引起共振,选型时应回避;4)对于含固体微粒物的流体对旋涡发生体的冲刷会磨损旋涡发生体,若含有的纤维脏污的流体缠绕在旋涡发生体上会影响使用寿命和测量度;5)考虑介质的腐蚀性;6)对用于测量大口径管道流量时适合用插入式的。

2、安装环境:1)传感器应避免安装在有强烈机械振动的管道上(如泵出口),若不可避免时,应采取防震措施;2)传感器(包括连接传感器的屏蔽电缆敷设时)应避免安装在高温热源、辐射源、强电磁场干扰和强腐蚀的环境中;3)考虑仪表便于安装维修的空间;4)考虑安全与防护等级。 3、安装方式:1)保证流量计前后的直管段(需看仪表产品说明书上直管段要求,越是满足要求,测量度越高);2)涡街流量计水平安装较多,测量液体流量时,若被测液体中含有少量的气体,传感器应安装在管线的较低处,测量气体流量时,若被测气体中含有少量的液体,传感器应安装在管线的较高处;垂直安装时,液体的流向自下而上,气体的流向不限,但气体中含有少量液体时,则气体流向必须自下而上。3)对于在水平管道上测量过热蒸汽,饱和蒸汽和低温液体时,若条件允许采用侧装,这样流体的温度对放大器的影响较小(任何在水平管道上安装的传感器都可在水平管道上侧装)。

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