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涡街流量计

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产品名称: 涡街流量计
产品型号: HLLUGB15-2000
产品厂商: 华陆
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简单介绍
    

涡街流量计根据卡门(karman)涡街原理测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。涡街流量计是基于卡门涡街原理,通过探头检测出漩涡分离频率计算出流量并在信号变送器中转换成相应的脉冲或电流信号输出。

涡街流量计 的详细介绍

涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质,涡街流量计特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况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;涡街流量计无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小;仪表参数能长期稳定,涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20+350的工作温度范围内工作,有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,涡街流量计容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表。                

                      

工作原理:
涡街流量计是基于卡门涡街原理,通过探头检测出漩涡分离频率计算出流量并在信号变送器中转换成相应的脉冲或电流信号输出。在流体中设置非流线型旋涡发生体(阻流体),从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f,被测介质来流的平均速度为V,旋涡发生体迎面宽度为d,表体通径为D,根据卡曼涡街原理,有如下关系式:
                         f=StV/d                 公式(1)

式中:
      f-发生体一侧产生的卡门旋涡频率

St-斯特罗哈尔数(无量纲数)

V-流体的平均流速

d-旋涡发生体的宽度

由此可见,通过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时流量。其中,斯特罗哈尔数(St)是无因次未知数,

表示斯特罗哈尔数(St)与雷诺数(Re)的关系。

选型:

流量计选型是仪表应用中非常重用的工作,仪表选型的正确与否将直接影响到仪表是否能够正常运行.因此用户和设计单位在选用本公司产品时,请仔细阅读本节资料,认真核对流体的工艺参数并随时可与我公司的销售或技术支持部门联系,以确保选型正确。

一.适用流量范围和仪表口径的确定

仪表口径的选择,根据流量范围来确定。不同口径涡街流量仪表的测量范围是不一样的。即使同一口径流量表,用于不同介质时,它的测量范围也是不一样的。实际可测的流量范围需要通过计算确定。

()参比条件下空气及水的流量范围,见表(二),参比条件如下:

1.气体:常温常压空气,t=20℃P=0.1MPa(绝压),ρ=1.205 kg/m3υ=15×10-6 m2/s

2.液体:常温水,t=20℃ρ=998.2kg/m3υ=1.006×10-6m2/s

(二)确定流量范围和仪表口径的基本步骤:

1. 明确以下工作参数。

1)被测介质的名称、组份

2)工作状态的最小、常用、较大流量

3)介质的较低、常用、较高压力和温度

4)工作状态下介质的粘度

2. 涡街流量仪表测量的是介质的工作状态体积流量,因此应先根据工艺参数求出介质的工作状态体积流量,相关公式如下:

1)已知气体标准状态体积流量,可通过以下公

       式求出工况体积流量

  公式(3

 (2)已知气体标准状态密度ρ,可通过以下公

    式求出工况密度

   公式(4)                             

3)已知质量流量Qm换算为体积流量Qv

               公式(5

式中:

Qv: 介质在工况状态下的体积流量(m3/h)

    (Qv=3600f/K  K:仪表系数 )

Qo: 介质在标准状态下的体积流量(Nm3/h)

Qm: 质量流量 (t/h)

ρ: 介质在工况状态下的密度(kg/m3)

ρo:介质在标准状态下的密度(kg/m3),常用气体介质的标准状态密度,见表(三)

P: 工况状态表压(MPa)

t: 工况状态温度(℃)

3.仪表下限流量的确定。涡街流量仪表的上限适用流量一般可不计算,涡街流量仪表口径的选择主要是对流量下限的计算。下限流量的计算应该满足两个条件:最小雷诺数不应低于界限雷诺数(Re=2×104);对于应力式涡街流量仪表在下限流量时产生的旋涡强度应大于传感器旋涡强度的允许值(旋涡强度与升力ρv2  成比例关系)。这些条件可表示如下:

由密度决定的工况可测下限流量:

由运动粘度决定的线性下限流量:

                          公式(7)

式中:

Qρ:满足旋涡强度要求的最小体积流量(m3/h)

ρ0:参比条件下介质的密度 

Qυ:满足最小雷诺数要求的最小线性体积流量(m3/h) 

ρ:被测介质工况密度(kg/m3)

Q0: 参比条件下仪表的最小体积流量

(m3/h)      

υ:工作状态下介质的运动粘度(m2/s)

υo:参比条件下介质的运动粘度(m2/s)

通过公式(6)、(7)计算出Qρ和Qν。比较Qρ和Qν,确定流量仪表可测下限流量和线性下限流量:

     Qυ≥Qρ:可测流量范围为Qρ~Qmax  , 线性流量范围为Qυ~Qmax

Qυ<Qρ:可测流量范围和线性流量范围为

Qρ~Qmax  

Qmax:涡街流量仪表的上限体积流量(m3/h)

4.仪表上限流量以表(二)中的上限流量为准.气体的上限流速应该小于70m/s,液体的上限流速应该小于7m/s

5.当用户测量的介质为蒸汽时,常采用的计量单位是质量流量,即:t/hKg/h。由于蒸汽(过热蒸汽和饱和蒸汽)在不同温度和压力下的密度是不同的,因此蒸汽流量范围的确定可由公式(8)进行计算得出

       公式(8)                                                      

式中:

ρ: 蒸汽的密度(kg/m3) 

ρ01.205kg/m3 

Q蒸汽 :蒸汽质量流量(t/h

6.计算压力损失,检测压力损失对工艺管线是否有影响,公式(单位:Pa)

Δp= CdρV2/2                   公式(9

式中:   Δp:压力损失(Pa)  Cd:压力损失系数

ρ:工况介质密度(kg/m3V:平均流速(m/s

7.被测介质为液体时,为防止气化和气蚀,应使管道压力符合以下要求

p2.7Δp+1.3p0       公式(10

式中: 

Δp: 压力损失(Pa

p0:工作温度下液体的饱和蒸汽压(Pa绝压)

Po:流体的蒸汽压力  (Pa绝压)

8.涡街流量计不适合测量高粘度液体。当计算出的可测流量下限不满足设计工艺要求时,应该考虑选用其它类型流量计。

9.通过计算如果有两种口径都可满足要求,为了提高测量效果、降低造价,应选用口径较小的表。应该注意的是,尽可能使常用量处在流量范围上限的1/22/3.
技术参数:

公称通径(mm)

25,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300,(300~1000插入式)

公称压力(MPa)

DN25-DN200 4.0(>4.0协议供货),DN250-DN300 1.6(>1.6协议供货)

介质温度(℃)

-40~260,-40~320;

本体材料

1Cr18Ni9Ti,(其它材料协议供货)

允许振动加速度

压电式:0.2g      

精确度

±1%R,±1.5%R,±1FS;插入式:±2.5%R,±2.5%FS

范围度

1:6~1:30

供电电压

传感器:+12V DC,+24V DC;变送器:+12V DC ,+24V DC;电池供电型:3.6V电池

输出信号

方波脉冲(不包括电池供电型):高电平≥5V,低电平≤1V;电流:4~20mA

压力损失系数

符合JB/T9249标准 Cd≤2.4

防爆标志

本安型:ExdⅡia CT2-T5隔爆型:ExdⅡCT2-T5      

防护等级

普通型IP65     潜水型 IP68

环境条件

温度-20℃~55℃,相对湿度5%~90%,大气压力86~106kPa

适用介质

气体、液体、蒸汽

传输距离

三线制脉冲输出型:≤300m,两线制标准电流输出型 (4~20mA):负载电阻≤750Ω

流量范围:

仪表口径(mm)

液体流量范围(m3/h)

气体流量范围(m3/h)

15

1.2-6.2

2.8-12

20

1.5-10

6-30

25

1.616

8.8-55

40

240

25205

50

360

35350

80

6.5~130

861100

100

15~220

1331700

150

30~450

3474000

200

45~800

560~8000

250

65~1250

89011000

300

952000

136018000

(300)

100~1500

1560~15600

(400)

180~3000

2750~27000

(500)

300~4500

4300~43000

(600)

450~6500

610061000

(800)

75010000

11000~110000

(1000)

12001700

17000~170000

>(1000)

协议

协议

涡街流量计安装要求:

正确地选择安装点和正确安装流量计都是非常重要的环节,若安装环节失误轻者影响测量精度,重者会影响流量计的使用寿命,甚至会损坏流量计。

涡街流量计安装对直管段的要求是非常重要的。它的详细要求如下:

若涡街流量计安装点上的上游有渐缩管,流量计上游应有不小于15D(D为管道直径)的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段。

若涡街流量计安装点上的上游有渐扩管,流量计上游应有不小于18D(D为管道直径)的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段

若涡街流量计安装点上游有90°弯头或下行接头,流量计上游应有不小于20D的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段。

若涡街流量计安装点上游在同一平面上有90°弯头,流量计上游应有不小于25D的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段。

流量调节阀或压力调节阀尽量安装在流量计下游5D以远处,若必须安装在流量计的上游,

涡街流量计上游若有活塞式或柱塞式泵,活塞式或罗茨式风机、压缩机,

特别注意:涡街流量计安装点的上游较近处若装有阀门,不断地开关阀门,对流量计的 使用寿命影响极大,非常容易对涡街流量计造成永久性损坏,涡街流量计尽量避免在架空的非常长的管道上安装,这样时间一长后,由于涡街流量计的下垂非常容易造成流量计于法兰的密封泄露,若不得已安装时,必须在涡街流量计的上下游2D处分别设置管道紧固装置。

涡街流量计使用问题及解决方法:

主要存在的问题主要有:①指示长期不准;②始终无指示;③指示大范围波动,无法读数;④指示不回零;⑤小流量时无指示;⑧大流量时指示还可以,小流量时指示不准;⑦流量变化时指示变化跟不上;⑧仪表K系数无法确定,多处资料均不一致。

分析及解决方法:总结引起这些问题的主要原因,主要涉及到以下方面:

1、选型方面的问题。有些涡街传感器在口径选型上或者在设计选型之后由于工艺条件变动,使得选择大了―个规格,实际选型应选择尽可能小的口径,以提高测量精度,这方面的原因主要同问题①、③、⑥有关。比如,一条涡街管线设计上供几个设备使用,由于工艺部分设备有时候不使用,造成实际使用流量减小,实际使用造成原设计选型口径过大,相当于提高了可测的流量下限,工艺管道小流量时指示无法保证,流量大时还可以使用,因为如果要重新改造有时候难度太大.工艺条件的变动只是临时的。可结合参数的重新整定以提高指示准确度。

2、安装方面的问题。主要是涡街流量计前面的直管段长度不够,影响测量精度,这方面的原因主要同问题①有关。比如:传感器前面直管段明显不足,由于FIC203不用于计量,仅仅用于控制,故精度可以使用相当于降级使用。

3、参数整定方向的原因。由于参数错误,导致仪表指示有误.参数错误使得二次仪表满度频率计算错误,这方面的原因主要同问题①、③有关。满度频率相差不多的使得指示长期不准,实际满度频率大干计算的满度频率的使得指示大范围波动,无法读数,而资料上参数的不一致性又影响了参数的最终确定,最终通过重新标定结合相互比较确定了参数,解决了这一问题。

4、二次仪表故障。这部分故障较多,包括:一次仪表电路板有断线之处,量程设定有个别位显示坏,K系数设定有个别位显示坏,使得无法确定量程设定以及K系数设定,这部分原因主要向问题①、②有关。通过修复相应的故障,问题得以解决。

5、四路线路连接问题。部分回路表面上看线路连接很好,仔细检查,有的接头实际已松动造成回路中断,有的接头虽连接很紧但由于副线问题紧固螺钉却紧固在了线皮上,也使得回路中断,这部分原因主要同问题②有关。

6、二次仪表与后续仪表的连接问题。由于后续仪表的问题或者由于后续仪表的检修,使得二次仪表的mA输出回路中断,对于这类型的二次仪表来说,这部分原因主要同问题②有关。尤其是对于后续的记录仪,在记录仪长期损坏无法修复的情况下,一定要注意短接二次仪表的输出。

7、由于二次仪表平轴电缆故障造成回路始终无指示。由于长期运行,再加上受到灰尘的影响,造成平轴电缆故障,通过清洗或者更换平轴电线,问题得以解决。

8、对于问题⑦主要是由于二次仪表显示表头线圈固定螺丝松,造成表头下沉,指针与表壳摩擦大,动作不灵,通过调整表头并重新固定,问题相应解决。

9、涡街流量计使用环境问题。尤其是安装在地井中的传感器部分,由于环境湿度大,造成线路板受潮,这部分原因主要同问题②、②有关。通过相应的技改措施,对部分环境湿度大的传感器重新作了把探头部分与转换部分分离处理,改用了分离型传感器,故善了工作环境,日前这部分仪表运行良好。

10、涡街流量计由于现场调校不好,或者由于调校之后的实际情况的再变动。由于现场振动噪声平衡调整以及灵敏度调整不好.或者由于调整之后运行一段时间之后现场情况的再变动,造成指示问题、这部分原因主要同问题④、⑤有关。使用示波器,加上结合工艺运行情况,重新调整。

涡街流量计实物及现场安装图片:

          

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