溫壓一體化蒸汽流量計---聯(lián)系人：黃     

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一、溫壓一體化蒸汽流量計原理介紹

蒸汽壓力流量計在流體中設(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，流量計這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖(一)所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。流量計設(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)

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）

二、性能特點

公稱通徑(mm)      15,20,25,32,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300,(300～1000插入式)

公稱壓力(MPa)     DN15-DN200 4.0(>4.0協(xié)議供貨)，DN250-DN300 1.6(>1.6協(xié)議供貨)

介質(zhì)溫度(℃)       壓電式：-40～260，-40～320；電容式： -40～300, -40～400，-40～450（協(xié)議訂貨）

本體材料            1Cr18Ni9Ti，(其它材料協(xié)議供貨)

允許振動加速度    壓電式:0.2g      電容式:1.0～2.0g

精確度                ±1%R，±1.5%R，±1FS；插入式：±2.5%R，±2.5%FS

范圍度               1：6～1：30

供電電壓            傳感器：+12V DC，+24V DC；變送器：+12V DC ，+24V DC；電池供電型：3.6V電池

輸出信號           方波脈沖(不包括電池供電型)：高電平≥5V，低電平≤1V；電流：4～20mA

壓力損失系數(shù)     符合JB/T9249標(biāo)準(zhǔn)　Cd≤2.4

防爆標(biāo)志            本安型：ExdⅡia CT2-T5隔爆型：ExdⅡCT2-T5

防護(hù)等級            普通型IP65     潛水型 IP68

環(huán)境條件            溫度-20℃～55℃，相對濕度5%～90%，大氣壓力86～106kPa

適用介質(zhì)            液體、氣體、蒸汽

傳輸距離            三線制脈沖輸出型：≤300m，兩線制標(biāo)準(zhǔn)電流輸出型 (4～20mA)：負(fù)載電阻≤750Ω

 三、與產(chǎn)品選型的一般步驟

1.參比條件下渦街流量傳感器工況流量范圍表

液體：常溫水，t=20℃，ρ=998.2kg/m3，υ=1.006×10-6m2/s。

氣體：常溫常壓空氣，t=20℃，P=0.1MPa（絕壓），ρ=1.205 kg/m3，υ=15×10-6 m2/s。

四、流量范圍表

 注：表中(300)～(1000)口徑為插入式

2.測量蒸汽流量計價格及外形及尺寸

 注：以上尺寸未包含夾持法蘭。

3.產(chǎn)品選型表

五、安裝現(xiàn)場

六、測量蒸汽流量計供電與接線

（1） 電池供電

        儀表供電時把后蓋擰開，把電池開關(guān)撥到“開”狀態(tài)。

（2） 脈沖輸出信號接線

（3） 兩線4~20mA電流輸出信號接線

注：1、有電池供電的型號和無電池供電的型號接線端子對應(yīng)關(guān)系： I24V(A) I+ ； I0V(B) I- ；Fout P

（4）三線4~20mA電流輸出信號接線

注：三線電流用于即可485輸出又可4~20mA的線路板中

（5）485輸出信號接線

注：COM為信號和可選電源公共端。該端將總線上所有設(shè)置互連公共端。該端為標(biāo)準(zhǔn)Modbus系統(tǒng)中要求配置。

七、通訊協(xié)議(Modbus_RTU)

(1) 本儀表使用了MODBUS協(xié)議中1條指令：

 (2)數(shù)據(jù)格式

協(xié)議中的數(shù)據(jù)格式為:IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的浮點數(shù)。本協(xié)議數(shù)據(jù)編碼順序為3412，解碼順序為1234。

(3)協(xié)議內(nèi)容

注：

（1）累積流量=累積量百位以上x100+累積量百位以下

儀表默認(rèn)設(shè)置：機(jī)號-1；波特率-9600；奇偶校驗-“不校驗一”（1個停止位）

（2）異常碼含義：

    “01”- 功能碼錯誤，本協(xié)議功能碼為0x03       

    “02”- 寄存器物理地址錯誤，0≤起始物理地址+寄存器數(shù)量≤12

    “03”- 寄存器數(shù)量錯誤，0≤寄存器數(shù)量≤12

 (4)應(yīng)用舉例：讀溫度和壓力

上位機(jī)請求：[01] [03] [00] [00] [00] [04] [44] [09]

設(shè)備響應(yīng)：  [01] [03] [08] [00] [00] [43] [34] [00]

[00] [3f] [00] [3b] [10]

注：

00004334為溫度數(shù)據(jù)浮點數(shù)，根據(jù)協(xié)議解碼順序為43340000，翻譯為十進(jìn)制浮點數(shù)為180

  同上，00003f00翻譯為十進(jìn)制浮點數(shù)為0.5

八、測量蒸汽流量計配置結(jié)構(gòu)及材質(zhì)

 九、測量蒸汽流量計通徑選擇方法及管道壓力損失
1）測量蒸汽流量計通徑選擇
流量計的通徑可根據(jù)zui大使用流量Qv來選擇。為了獲得盡可能寬的流量測量范圍，正常使用流量應(yīng)不小于流量計額定zui大流量的1/2。為保證流量計的準(zhǔn)確度，雷諾數(shù)范圍應(yīng)在2×104～7×106內(nèi)。 選擇流量計通徑時，應(yīng)將已知標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（1大氣壓，0℃）下的流量換算為工況狀態(tài)下的流量，以便從表（1.2）中選用適當(dāng)?shù)牧髁坑嫛?br />1.將標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度ρN換算成工況下密度ρ。

2. 求出工況下的流量Qv：a)由標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量求出Qv：
a）由標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量求出Qv：

3）動態(tài)粘度η與運(yùn)動粘度的換算：η=μρ
4）雷諾數(shù)：

以上式中：
ρ—工況下密度（kg/m3）
ρN—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度（kg/m3）
P— 工況下壓力（MPa）
T— 工況溫度（℃）
Qv—工況體積流量（m3/h）
QN—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積流量（Nm3/h）
Qm—質(zhì)量流量（kg/h）
η—動態(tài)粘度（Pa?S）
RD—雷諾數(shù)
D—流量計管徑或插入探頭直徑（mm）

表1 不同通徑下流量計液體、氣體zui大流量及所對應(yīng)的zui大頻率

注：1、液體zui小流量可從圖1查找，氣體和過熱蒸汽可從圖2查找。
2、對于插入式流量計而言，管徑從200～2500mm其zui大流量可按流速（液體9m/s，氣體75m/s）計算。其zui小流速可通過表1、表2、圖1、圖2、DN50zui小流量來計算，再得出某管徑下zui小流量。

2）壓力損失
水在流速7m/s時為0.054Mpa，大氣壓下的空氣在流速75m/s時為830H2O，壓力損失由下式計算。

△Ρ＝1.1×10-6×ρ?V2
式中：△Ρ——壓力損失（Mpa）
ρ——流體密度（kg/m3）
V——流速（m/s）
表2 常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度

十、測量蒸汽流量計價格應(yīng)用實例
試確定DN50流量計用于7bar飽和蒸汽的量程范圍。由表3可查得：DN50 7bar量程范圍是84-1835kg/h 還可得到以下信息：飽和蒸汽溫度165℃，密度3.67kg/m3。

液體zui小流量（線性）

圖1  液體zui小流量與運(yùn)動粘度的關(guān)系

氣體/過熱蒸汽zui小流量

例2：已知氮氣流量為4600Nm3/h,工作壓力0.7Mpa,工作溫度為40℃，選擇流量計通經(jīng)。
解：1）將標(biāo)準(zhǔn)流量變?yōu)楣r流量

求工作條件下的密度
首先查表2，得知標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氮氣密度1.25kg/Nm3

3）通過表1和圖2可知
φ80 流量計的測量范圍  40~1375m3/h
φ100 流量計的測量范圍  70~2120m3/h
φ80 流量計的測量范圍  200~4771m3/h
根據(jù)選型原則常用流量不小于額定zui大流量的1/2。所以應(yīng)選φ80流量計。
當(dāng)選擇的流量計管徑比實際工作管徑小時，應(yīng)采用變徑管以保證準(zhǔn)確測量。見圖3

圖3  變徑管的直管段要求

十一、測量蒸汽流量計價格安裝及管道走線
將流量計安裝在管道上請遵循以下要點：
◇流量計入口和出口的管道條件
◇為了確保達(dá)到運(yùn)行效果，流量計入口的規(guī)則流速發(fā)布應(yīng)不受干擾。
◇入口直管長度應(yīng)不小于15倍管徑。
◇入口側(cè)有彎頭、縮管或截止閥時，入口直管長度應(yīng)不小于25倍管徑。
◇出口直管長度應(yīng)不小于5倍管徑（圖4）

圖4  入口和出口直管段

流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)盡可能安裝在流量計下游側(cè)（圖5）。

圖5  調(diào)節(jié)閥的安裝位置

渦街流量計表體尺寸
當(dāng)介質(zhì)溫度大于100℃時，下表中H加高200mm。
6.1 管接頭式

6.2 無法蘭式

表4

注：①以上參數(shù)僅適用于法蘭夾持式2.5MPa以下壓力規(guī)格的渦街流量計。
②安裝法蘭為法蘭，出廠時已配備，安裝法蘭的標(biāo)準(zhǔn)為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，*使用。
說明：
①以上尺寸僅供設(shè)計選型時參考，實際尺寸以出廠或定貨時確認(rèn)為準(zhǔn)。
②常用無縫鋼管直徑為公制鋼管直徑，如采用英制鋼管，需在定貨時注明。
③管道對焊式、螺紋連接式、卡箍連接式、固定插入式、球閥插入式的結(jié)構(gòu)外形尺寸，以及高溫型、超低溫型的外形尺寸以出廠或定貨時確認(rèn)為準(zhǔn)。
④流量計安裝法蘭采用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9119-2000，也可根據(jù)用戶需要采用國家其他部門或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，或采用其他國家標(biāo)準(zhǔn)（美標(biāo)、德標(biāo)、日標(biāo)等），如需特殊標(biāo)準(zhǔn)請在定貨時注明。
6.3 法蘭式

表5

注：①以上參數(shù)僅適用于法蘭連接式1.6MPa以下壓力規(guī)格的渦街流量計。
②儀表長度為標(biāo)準(zhǔn)型尺寸，帶一體化溫壓補(bǔ)償型儀表長度相應(yīng)加長50mm。
③法蘭連接式渦街流量計出廠時不配帶管道法蘭和螺栓，用戶需另行購買，連接法蘭的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T9119-2000突面板式平焊鋼制管法蘭。

6.4插入式
表6  L2和G2為配球閥時桿長及重量