沼氣流量計工作原理:
當流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發(fā)生器后,流體被迫繞著發(fā)生體軸劇烈旋轉(zhuǎn),形成旋渦。當流體進入擴散段時,旋渦流受到回流的作用,開始作二次旋轉(zhuǎn),形成陀螺式的渦流進動現(xiàn)象。該進動頻率與流量大小成正比,不受流體物理性質(zhì)和密度的影響。檢測元件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進動頻率,就知道了流量。而且能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度。流量計算式為:
K=f/q
式中:K ——流量儀表系數(shù)l/m³
f——旋渦頻率 Hz
q——體積流量m³/s
流量計的儀表系數(shù)在一定的結(jié)構(gòu)參數(shù)和規(guī)定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)與流體的溫度、壓力、組分和物性(密度、粘度)無關。
流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換顯示儀組成。
1、傳感器包括旋渦發(fā)生器、檢測元件、整流器和殼體。
旋渦發(fā)生器由特定螺旋形葉片組成,它固定在殼體收縮段前端,強迫流體產(chǎn)生強烈的旋渦流。
檢測元件安裝在靠近擴張管的喉部,用熱敏、壓電、應變、電容或光纖等檢測元件可測出旋渦進動的頻率信號。
整流器固定在流量計表體出口,其作用是消除旋渦流,以減小下游流態(tài)對儀表測量的影響。
殼體設計成一定形狀的流道,使旋渦形成,固定和保護安裝在內(nèi)部的零部件,并通過法蘭與管道相連接。
2、轉(zhuǎn)換顯示儀
由壓電傳感器檢測到的微弱電壓信號經(jīng)過放大、濾波、整形后,變成頻率與流量成正比的脈沖信號,然后由顯示儀計數(shù)顯示。顯示儀配有外輸接口,輸出各種信號。對測量的氣體介質(zhì)可進行溫度和壓力的補償,轉(zhuǎn)換為標準狀況下的體積流量,并顯示。
在流體中設置三角柱型旋渦發(fā)生體,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,這種旋渦稱為卡門渦街,如圖(一)所示。
在漩渦發(fā)生體中裝入電容檢測探頭或壓電檢測探頭及相應匹配電路,即可構(gòu)成電容檢測式渦街流量/傳感器或壓電檢測式渦街流量傳感器。
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圖(一)旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設旋渦的發(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,有如下關系式: 式一
圖(二)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,式二。
式一 | 式二 |
f=St.V/〔(1-1.25d/D)d〕 | Q=3600f/K或M=ρ3600 f/K |
式中:f-發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡門旋渦頻率 | 式中:K=儀表常數(shù)(1/m?)。 |
St-斯特羅哈爾數(shù) | M=質(zhì)量流量 |
V-流體的平均流速 | Q=體積流量(m?/h) |
d-柱體流面寬度 | ρ=介質(zhì)密度(kg/m?) |
D-管道內(nèi)徑 | F=頻率Hz
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沼氣計量表概述:
沼氣以前主要用孔板流量計、旋意式流量計來測量,現(xiàn)在以渦街流量計更為常見,渦街流量計結(jié)合了老一代流量計所有的優(yōu)點,其計量精度更高、現(xiàn)場使用更穩(wěn)當。渦街流量計主要用于工業(yè)管道蒸汽流量的測量,如氣體、液體、蒸汽等介質(zhì)。其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,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(shù)的影響。無可動機械零件,因此可靠性高,維護量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。本儀表采用壓電應力式傳感器,可靠性高,有模擬標準信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較先進、理想的流量儀表。
沼氣計量表自身特點:
1.結(jié)構(gòu)簡單而牢固,無可動部,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,無零點飄移,精度高。
5.測量范圍寬,量程比可達1:20。
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)和組分變化的影響,儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關,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)。
沼氣計量表參數(shù):
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標準 Cd≤2.4 |
防爆標志 | 本安型:ExdⅡia CT2-T5隔爆型:ExdⅡCT2-T5 |
防護等級 | 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) | 氣體、液體、蒸汽 |
傳輸距離 | 三線制脈沖輸出型:≤300m,兩線制標準電流輸出型 (4~20mA):負載電阻≤750Ω |
安裝須知:
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。
安裝環(huán)境要求:
盡可能避開強電設備、高頻設備、強開關電源設備。儀表的供電電源盡可能與這些設備分離。
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。
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。
渦街流量儀表應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處加設管道緊固裝置,并加防振墊,加強抗振效果。
儀表安裝在室內(nèi),安裝在室外應注意防水,特別注意在電氣接口處應將電纜線彎成U形,避免水順著電纜線進入放大器殼內(nèi)。
儀表安裝點周圍應該留有較充裕的空間,以便安裝接線和定期維護。
儀表管道安裝要求:
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) DN為儀表公稱口徑 單位:mm
注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游,而應安裝在渦街流量儀表的下游10D處。
上、下游配管內(nèi)徑應相同。如有差異,則配管內(nèi)徑Dp與渦街儀表表體內(nèi)徑Db,應滿足以下關系
0.98Db≤Dp≤1.05Db
上、下游配管應與流量儀表表體內(nèi)徑同心,它們之間的不同軸度應小于0.05Db
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)徑應比表體內(nèi)徑大1-2mm
測壓孔和測溫孔的安裝設計。被測管道需要安裝溫度和壓力變送器時,測壓孔應設置在下游3-5D處,測溫孔應設置在下游6-8D處,見圖(七)。D為儀表公稱口徑,單位:mm
儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。
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,氣流應自下而上流動,如圖(四)a所示
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,儀表應安裝在管線的較低處
如圖(四)b所示
測量高溫、低溫介質(zhì)時,應注意保溫措施。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。