傳感器口徑:DN15 - DN300 (插入式為DN250 - DN12OO ) ,廣泛應用于測量過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體及液體的體積流量。測量流體:飽和蒸汽、過熱蒸汽、氣體、液體(避免多相流)
蒸汽流量計 分:概述• 產(chǎn)品的種類和適用范圍
• LUGB 系列滿管型壓電式渦街流量儀表 • LUGB 系列插入型壓電式渦街流量儀表 • LUGE 系列滿管型電容式渦街流量儀表 • LUGE 系列插入型電容式渦街流量儀表 • LUGB/E 系列電池供電型渦街流量儀表 • 潛水型 / 分體型渦街流量儀表(協(xié)議訂貨) • 多功能曲線紀錄積算儀,帶 P/T 補償功能、中文液晶顯示 • 智能流量積算儀,數(shù)碼管顯示 LUGB/E 型渦街流量儀表廣泛適用于石油 、 化工 、冶金、 熱力 、 紡織 、 造紙等行業(yè)對過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體 ( 氧氣、氮氣氫氣、天然氣、煤氣等 ) 、水和液體(如:水、汽油、酒精、苯類等)的計量和控制 .
工作原理
在流體中設置非流線型旋渦發(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,這種旋渦稱為卡曼渦街,如圖 ( 一 ) 所示。
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 :
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),
圖(二)表示斯特羅哈爾數(shù)( St )與雷諾數(shù)( Re )的關系。
概 述
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。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/m 3) 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 )
蒸汽流量計主要技術指標表 ( 一 )
公稱通徑 (mm) | 25 , 40 , 50 , 65 , 80 , 100 , 125 , 150 , 200 , 250 , 300 , (300 ~ 1000 插入式 ) |
公稱壓力 (MPa) | DN25-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 |
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 |
第二部分 : 儀表口徑的確定和安裝設計
儀表選型是儀表應用中非常重用的工作 , 儀表選型的正確與否將直接影響到儀表是否能夠正常運行 . 因此用戶和設計單位在選用本公司產(chǎn)品時 , 請仔細閱讀本節(jié)資料 , 認真核對 流體的工藝參數(shù) 并 隨時可與我公司的銷售或技術支持部門聯(lián)系,以確保選型正確。
一.適用流量范圍和儀表口徑的確定
儀表口徑的選擇,根據(jù)流量范圍來確定。不同口徑渦街流量儀表的測量范圍是不一樣的。即使同一口徑流量表,用于不同介質(zhì)時,它的測量范圍也是不一樣的。實際可測的流量范圍需要通過計算確定。
( 一 ) 蒸汽流量計參比條件下空氣及水的流量范圍,見表(二), 參比條件如下:
1 .氣體: 常溫常壓空氣, t= 20℃ , P=0.1MPa (絕壓), ρ= 1.205 kg /m 3 , υ=15×10 -6 m 2 /s 。
2 .液體: 常溫水, t= 20℃ , ρ= 998.2kg /m 3 , υ=1.006×10 -6 m 2 /s 。
(二)蒸汽流量計確定流量范圍和儀表口徑的基本步驟:
1
2 . 渦街流量儀表測量的是介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量,因此應先根據(jù)工藝參數(shù)求出介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量 , 相關公式如下:
( 1 )已知氣體標準狀態(tài)體積流量,可通過以下公
式求出工況體積流量
公式( 3 )
(2) 已知氣體標準狀態(tài)密度ρ,可通過以下公
式求出工況密度
公式( 4 )
( 3 )已知質(zhì)量流量 Q m 換算為體積流量 Q v
公式( 5 )
式中:
Q v : 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的體積流量 (m 3 /h)
( Q v = 3600f /K K: 儀表系數(shù) )
Q o : 介質(zhì)在標準狀態(tài)下的體積流量 (Nm 3 /h)
Q m : 質(zhì)量流量 (t/h)
ρ: 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的密度 (kg/m 3 )
ρ o :介質(zhì)在標準狀態(tài)下的密度 (kg/m 3 ) ,常用氣體介質(zhì)的標準狀態(tài)密度,見表(三)
P : 工況狀態(tài)表壓 (MPa)
t : 工況狀態(tài)溫度 (℃)
3 .蒸汽流量計儀表下限流量的確定。渦街流量儀表的上限適用流量一般可不計算,渦街流量儀表口徑的選擇主要是對流量下限的計算。下限流量的計算應該滿足兩個條件: 小雷諾數(shù)不應低于界限雷諾數(shù)( Re=2×10 4 );對于應力式渦街流量儀表在下限流量時產(chǎn)生的旋渦強度應大于傳感器旋渦強度的允許 值(旋渦強度與升力 ρ v 2 成比例關系)。這些條件可表示如下:
由密度決定的工況可測下限流量:
由運動粘度決定的線性下限流量:
公式( 7 )
式中:
Q ρ :滿足旋渦強度要求 小體積流量 (m 3 /h)
ρ 0 : 參比條件下介質(zhì)的密度
Q υ : 滿 小雷諾數(shù)要 小線性體積流量 (m 3 /h)
ρ : 被測介質(zhì)工況密度( kg/m 3 )
Q 0 : 參比條件下 小體積流量
(m 3 /h)
υ : 工作狀態(tài)下介質(zhì)的運動粘度 (m 2 /s)
υ o : 參比條件下介質(zhì)的 運動粘度 (m 2 /s)
通過 公式( 6 )、( 7 )計算出 Q ρ 和 Q ν 。 比較 Q ρ 和 Q ν , 確定流量儀表可測下限流量和線性下限流量:
Q υ ≥ Q ρ :可測流量范圍為 Q ρ ~ Qmax , 線性流量范圍為 Q υ ~ Qmax
Q υ < Q ρ :可測流量范圍和 線性流量范圍為
Q ρ ~ Qmax
Qmax :渦街流量儀表的上限體積流量 (m 3 /h)
公式( 6 ) 4 .儀表上限流量以表 ( 二 ) 中的上限流量為準 . 氣體的上限流速應該小于 70m /s, 液體的上限流速應該小于 7m /s
5 . 當 用戶測量的介質(zhì)為蒸汽時,常采用的計量單位是質(zhì)量流量,即: t/h 或 Kg/h 。由于蒸汽(過熱蒸汽和飽和蒸汽)在不同溫度和壓力下的密度是不同的,因此蒸汽流量范圍的確定可由公式 (8) 進行計算得出
公式( 8 )
式中:
ρ : 蒸汽的密度( kg/m 3 )
ρ 0 : 1.205kg /m 3
Q 蒸汽 :蒸汽質(zhì)量流量( t/h )
6 .計算壓力損失,檢測 壓力損失對工藝管線是否有影響 ,公式 ( 單位: Pa) :
Δ p= Cd ρ V 2 /2 公式( 9 )
式中:
ρ :工況介質(zhì)密度( kg/m 3 ) V: 平均流速( m/s )
7 . 被測介質(zhì)為液體時 , 為防止氣化和氣蝕 , 應使管道壓力符合以下要求 :
p ≥ 2.7 Δ p+1.3p 0 公式( 10 )
式中:
Δ p: 壓力損失( Pa )
p 0 :工作溫度下液體的飽和蒸汽壓( Pa 絕壓)
Po: 流體的蒸汽壓力 (Pa 絕壓 )
8 .蒸汽流量計不適合測量高粘度液體。當計算出的可測流量下限不滿足設計工藝要求時,應該考慮選用其它類型流量計。
9 .通過計算如果有兩種口徑都可滿足要求,為了提高測量效果、降低造價,應選用口徑較小的表。應該注意的是,盡可能使常用量處在流量范圍上限的 1/2 ~ 2/3
Δ p: 壓力損失( Pa ) Cd :壓力損失系數(shù)
表 ( 二 ) 蒸汽流量計 參比條件下渦街流量傳感器工況流量范圍表
注:表中 (300) ~ (1000) 口徑為插入式
表 ( 三 ) 蒸汽流量計 常用氣體介質(zhì)的標準狀態(tài)密度( 0℃ ,絕壓 P=0.1MPa )
氣體名稱 | 密度 (kg/m 3 ) | 氣體名稱 | 密度 (kg/m 3 ) |
空氣 ( 干 ) | 1.2928 | 乙炔 | 1.1717 |
氮氣 | 1.2506 | 乙烯 | 1.2604 |
氧氣 | 1.4289 | 丙烯 | 1.9140 |
氬氣 | 1.7840 | 甲烷 | 0.7167 |
氖氣 | 0.9000 | 乙烷 | 1.3567 |
氨氣 | 0.7710 | 丙烷 | 2.0050 |
氫氣 | 0.08988 | 丁烷 | 2.7030 |
一氧化碳 | 1.97704 | 天然氣 | 0.8280 |
二氧化碳 | 1.3401 | 煤制氣 | 0.8020 |
例一:已知氣體壓力和溫度及標況下的流量時
某壓縮空氣,標況流量范圍為 Q N =1 200-12000Nm 3 /h , 壓力 P=0.7Mpa( 表壓 ) ,溫度 t= 30℃ 。試確定流量計口徑。
步驟一:計算壓縮空氣的工況體積流量
由公式 (3):
工況使用下限體積流量為 :
Q vmin =Q N ×0.101325×(273.15+t)/293.15/ ( P +0.1 )
=1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/ ( 0.7 +0.1 )
=157(m 3 /h)
工況使用流量上限為 : Q vmax =1570(m 3 /h)
步驟二:根據(jù)使用工況流量范圍 157 -1570m 3 /h ,查表(二),滿足下限流量條件的流量計為 DN80 、 DN100 和 DN125 ,考慮到上限流量 1270m 3 /h 及使用效果和經(jīng)濟成本,初選 DN100, DN100 流量計的工況流量范圍是 100 -1700m 3 /h ,接近使用流量范圍,初選 DN100 流量計,但應具體核算 DN100 流量計在該工況條件下的可測下限流量。核算 DN100 流量計在該工況條件下的可測下限流量:
由公式 (4) 及公式 (6):
=37.46(m 3 /h)
即,流量計在該工況條件下的可測下限流量是
37.46m 3 /h ,遠小于要求的工況下限流量 157m 3 /h ,確定選用 DN100 流量計。
例二:已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時
測量介質(zhì)為過熱蒸汽,蒸汽溫度為 320 ℃ ,壓力為 1.5MPa (絕壓) , 流量范圍為 3t/h ~ 25t/h, 試 確定流量計口徑。
步驟一:計算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍,經(jīng)查附表 ( 二 ), 該狀態(tài)下蒸汽的密度為 : 5.665Kg /m 3 , 由公式 (8) :
=765(m 3 /h)
6379(m 3 /h)
步驟二:根據(jù)等效參比流量范圍 765 -6379m 3 /h ,查表(二),比較適合該流量范圍為 DN200 口徑。
二.蒸汽流量計儀表的安裝設計
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 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 為儀表工稱口徑 單位 :mm
圖 ( 三 )
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 為儀表工稱口徑,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