壓縮空氣流量計
金湖奧科儀表有限公司
： 李
智能渦街流量計
關(guān)鍵字：壓縮空氣流量計,渦街流量計,LUGB渦街
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主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(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*穩(wěn)定。渦街流量計采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)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*、理想的流量儀表。應(yīng)力式渦街流量計是一種采用壓電晶體作為檢測元件，輸出與流量成正比的標(biāo)準(zhǔn)信號的流量儀表。該儀表可以直接與智能流量積算儀配套使用，也可以與計算機及集散系統(tǒng)配套使用，對不同介質(zhì)的流量參數(shù)進行測量。該儀表根據(jù)流體渦街的檢測原理，其檢測渦街的壓電晶體不與介質(zhì)接觸，儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、通用性好和穩(wěn)定性高的特點.
在流體中設(shè)置三角形旋渦發(fā)生體，則在旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦,如圖1所示,旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列.設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,被測介質(zhì)平均流速為V。旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,表體通徑為D,即可得到關(guān)系式:
斯特羅哈爾數(shù)Sr與雷諾數(shù)Re之間的關(guān)系如圖2所示:在曲線平緩的范圍內(nèi)旋渦的發(fā)生頻率與流速成正比,并且不受流體的密度、粘度等介質(zhì)參數(shù)的影響，因此，只要知道了斯特羅哈爾數(shù)，通過檢測出旋渦的發(fā)生頻率，就可以正確地測量流量。
LUGB渦街流量計特點:
★ 檢測元件不接觸流體，可靠性高，介質(zhì)適應(yīng)性強。
★ 無可動部件，耐磨損，結(jié)構(gòu)牢靠、簡單。
★ 測量范圍寬，準(zhǔn)確度高。
★ 壓力損失小。
★ 脈沖信號輸出。
★ 計量成本低。
LUGB渦街流量計產(chǎn)品型譜:
例：型號LUGB——2310表示：
應(yīng)力式渦街流量傳感器，法蘭卡裝式，氣體介質(zhì)，口徑100。
二、基本參數(shù)
2.1 測量介質(zhì)： 液體、氣體、蒸汽（傳感器與介質(zhì)接觸部分的材料為1Cr18Ni9Ti不銹鋼，可適用于多種腐蝕性介質(zhì)） 2.2 規(guī)格： 2.2.1 Φ25 Φ32 Φ40 Φ50 Φ65 Φ80 Φ100 Φ125 Φ150 Φ200 Φ250 Φ300 2.3 準(zhǔn)確度 1.0級 1.5級 2.5級（插入式） 2.4 量程： 1：6 1：8 1：10 2.5流量測量范圍： 液體：0.4～7m/s 氣體：5～60m/s 蒸汽：5～70m/s 2.6雷諾數(shù)測量范圍： 正常雷諾數(shù)（Re）范圍：2×104～7×106 擴展雷諾數(shù)（Re）范圍:1×104～7×106 |
2.7阻力系數(shù)： Cd≤2.4 2.8介質(zhì)壓力 ≤2.5Mpa 2.9介質(zhì)溫度 :-40～+160℃ -40～+280℃ -40～+350℃ 2.10允許振動加速度：≤0.2g 2.11輸出信號： 低電平≤1V,高電平≥6V，頻率范圍2～3000Hz 2.12供電電源： 24VDC≤20mA;12VDC≤10 mA |
技術(shù)要求
3.1 工作條件 傳感器可在3.2下正常連續(xù)工作 3.2 環(huán)境條件 3.2.1環(huán)境溫度：-40～+55℃ （非防爆場所） 3.2.2環(huán)境濕度：≤85％（相對濕度） 3.2.3大氣壓力：86～106Kpa 3.3安裝指南： a)傳感器安裝在管道上的位置一定要選振動小的地方，振動加速度不能大于0.2g，如大于需要采取減震措施。 b)傳感器的上游側(cè)和下游側(cè)必須有足夠的直管段見示意圖3。 |
圖3
c） 對于卡裝連接儀表，法蘭焊后必須保證法蘭的端面與管道垂直，內(nèi)表面光滑，見圖4
d) 傳感器可水平、垂直或傾斜安裝在直管上，當(dāng)垂直安裝測液體時，液體必須由下而上流動。
e) 當(dāng)在渦街流量傳感器同壓力傳感器和溫度傳感器組成測量系統(tǒng)時，其壓力、溫度測量點的位置如圖5。
圖5
f) 渦街流量傳感器安裝步驟可參考方法A或方法B（以法蘭卡裝型為例）：
方法A：（見示意圖6）
Ⅰ 選定安裝位置，并取前15DN，后5DN直管段割下。
Ⅱ 在選表位置焊上兩片法蘭，并將傳感器裝好。
Ⅲ 去掉原管多出的直管（即表體寬度）。
Ⅳ 將傳感器的前后直管段焊到原工藝管道上。
方法B：（見示意圖7）
Ⅰ 考慮前15DN，后5DN選定裝表位置。
Ⅱ取下表體寬度的一段管，焊上兩片法蘭連接孔同心，將傳感器螺栓緊固好。
圖7
基本結(jié)構(gòu)及外型尺寸
LUGB型渦街流量傳感器，是由表體、支柱和放大電路三大部分組成，其管道示意圖如圖8所示，儀表外型尺寸見表1。
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法蘭卡裝型 |
圖8
表1
DN | L1 | L2 | D | H | 配無縫鋼管 |
10 | 50 | 80 | 90 | 410 | Φ13×1.5 |
15 | 50 | 80 | 95 | 415 | Φ19×1.5 |
20 | 50 | 80 | 105 | 425 | Φ26×3 |
25 | 53 | 85 | 110 | 430 | Φ32×3.5 |
40 | 66 | 90 | 150 | 481 | Φ47×3.5 |
50 | 74 | 112 | 165 | 195 | Φ59×4.5 |
65 | 74 | 112 | 185 | 515 | Φ76×4.5 |
80 | 70 | 110 | 200 | 527 | Φ89×4.5 |
100 | 80 | 120 | 220 | 550 | Φ108×4 |
125 | 78 | 120 | 235 | 580 | Φ135×5 |
150 | 90 | 132 | 270 | 608 | Φ159×4.5 |
200 | 90 | 136 | 320 | 669 | Φ214×7 |
250 | 110 | 162 | 380 | 727 | Φ275×12.5 |
300 | 126 | 188 | 440 | 775 | Φ325×12.5 |
350 | 178 | 250 | 500 | 810 | Φ379×14.5 |
400 | 200 | 278 | 560 | 860 | Φ430×15 |
450 | 225 | 305 | 610 | 910 | Φ482×16 |
500 | 248 | 330 | 670 | 960 | Φ534×17 |
傳感器選型
傳感器的選型主要考慮儀表口徑的選擇和儀表功能以及儀表壓力損失。
5.1 儀表口徑的選擇
儀表的口徑不同，其測量范圍不同，而每一種口徑其測量范圍又隨被測介質(zhì)種類和工況溫度、壓力變化而變化。選定儀表口徑，可按被測介質(zhì)種類和工況溫度及壓力下的流量，通過查表方法選擇儀表口徑，見表2，見表3，見表4。對于過熱蒸汽的流量范圍可通過查表5，查出被測介質(zhì)密度，在從表4中查出相近密度下的流量范圍。
對于密度值在表中處于兩值之間的可按比例計算，對于工況參數(shù)超出表2，表3、表4的可由廠方幫助決定。
幾種流量換算公式：
a)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量QN換成工況狀態(tài)下的體積流量Qv:
公式1
b)工況下氣體密度計算：（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度換算成工況下的密度）
公式2
c)質(zhì)量流量QG換算成體積流量 Qv:
公式3
式中： ρo——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，（kg/m3）（見表7）
QN——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(Nm3/h)
QV——工況狀態(tài)下的體積流量(m3/h)
t——工況狀態(tài)下的溫度(℃)
P——工況狀態(tài)下的壓力（MPa）
ρN——工況狀態(tài)下的密度（kg/m3）
QG——質(zhì)量流量（kg）
壓縮空氣流量計型號為:AK-LUGB,主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(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*穩(wěn)定。渦街流量計采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)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*、理想的流量儀表。
壓縮空氣流量計工作原理:在流體中設(shè)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)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦，如右圖所示，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)平均流速為 ，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關(guān)系式：
f=SrU1/d=SrU/md （1）
式中 U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速，m/s；
Sr--斯特勞哈爾數(shù)；
m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比
管道內(nèi)體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中 K--流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時，VSF的流量計算式為
式中 qVn，qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；
Pn，P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa；
Tn，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K；
Zn，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
智能渦街流量計由上式可見，VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。便是依據(jù)卡門旋渦原理進行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力，無需溫度壓力補償即可直接測量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量，是節(jié)流式流量計的理想替代產(chǎn)品。
智能渦街流量計為提高的耐高溫及抗振動性能，我公司新近開發(fā)出了SYLU改進型渦街流量傳感器，因其*的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫（350℃）、強振動（≤1g）的惡劣工況下使用。在實際應(yīng)用中，往往zui大流量遠低于儀表的上限值，隨著負(fù)荷的變化，zui小流量又往往會低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的*工作段，為了解決這一問題，通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進行整流，使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器，具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用，其結(jié)構(gòu)尺寸小，僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，與渦街流量計作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對工藝管直管段的要求，安裝非常方便。
壓縮空氣流量計為了使用方便，電池供電的本地顯示型渦街流量計采用微功耗*，采用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購安裝費用，可就地顯示瞬時流量、累積流量等。溫度補償一體型渦街流量計還帶有溫度傳感器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測量可直接測量出氣體介質(zhì)的溫度和壓力，從而顯示氣體的標(biāo)況體積流量。
◆測量介質(zhì)： 氣體、液體、蒸氣
◆口徑規(guī)格 法蘭卡裝式口徑選擇 25,32,50,80,100
◆法蘭連接式口徑選擇 100,150,200
◆流量測量范圍 正常測量流速范圍 雷諾數(shù)1.5×104～4×106；氣體5～50m/s; 液體0.5～7m/s
正常測量流量范圍 液體、氣體流量測量范圍見表2； 蒸氣流量范圍見表3
◆測量精度 1.0級 1.5級
◆被測介質(zhì)溫度:常溫–25℃～100℃
◆高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃
◆輸出信號 脈沖電壓輸出信號 高電平8～10V 低電平0.7～1.3V
◆脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m
◆脈沖電流遠傳信號 4～20 mA,傳輸距離為1000m
◆儀表使用環(huán)境 溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃
◆材質(zhì) 不銹鋼, 鋁合金
◆電源 DC24V或鋰電池3.6V
◆防爆等級 本安型iaIIbT3-T6
防護等級 IP65
壓縮空氣流量計產(chǎn)品選型表:正確的選用渦街流量計是保證用好渦街流量計的前提條件，需要考慮的重要因素：通經(jīng)（DN）、安裝方式、介質(zhì)溫度、輸出信號、介質(zhì)種類。
型號 | 說明 | ||||||||
AKLUGB | 標(biāo)準(zhǔn)渦街流量計 | ||||||||
安裝方式 | 2 | 法蘭卡裝式 | |||||||
3 | 法蘭連接式 | ||||||||
4 | 管道對焊式 | ||||||||
5 | 螺紋連接式 | ||||||||
6 | 卡箍連接式 | ||||||||
7 | 固定插入式 | ||||||||
8 | 球閥插入式 | ||||||||
測量介質(zhì) | 2 | 液體 | |||||||
3 | 氣體 | ||||||||
4 | 蒸汽 | ||||||||
公稱通徑 | -X | 流量計公稱通徑用2-4位阿拉伯?dāng)?shù)字表示 例如：DN200用200表示 | |||||||
輸出信號 | -2 | 脈沖頻率信號無顯示 | |||||||
-3 | 脈沖頻率信號帶顯示 | ||||||||
-4 | 電池供電帶顯示 | ||||||||
-5 | 兩線制4～20mA信號無顯示 | ||||||||
-6 | 兩線制4～20mA信號帶顯示 | ||||||||
-7 | 兩線制4～20mA信號帶hart通訊 | ||||||||
-8 | 三線制4～20mA信號帶顯示 | ||||||||
-9 | 三線制4～20mA信號帶RS485通訊 | ||||||||
溫度規(guī)格 | 2 | -50～50℃（僅電容式） | |||||||
3 | -20～50℃ | ||||||||
4 | 50～250℃ | ||||||||
5 | 50～320℃ | ||||||||
6 | 50～500℃（僅電容式） | ||||||||
壓力規(guī)格 | 2 | 1.6MPa | |||||||
3 | 2.5MPa | ||||||||
4 | 4.0MPa | ||||||||
5 | 更高壓力（zui高32MPa） | ||||||||
補償類型 | -P | 一體化壓力補償 | |||||||
-T | 一體化溫度補償 | ||||||||
-PT | 一體化溫壓補償 | ||||||||
特殊類型 | F | 分體式 | |||||||
Q | 潛水型 | ||||||||
S | 縮徑型 | ||||||||
N | 耐腐蝕型 | ||||||||
G | 隔爆型 | ||||||||
B | 本案防爆型 | ||||||||
壓縮空氣流量計口徑與流量范圍對照表：
儀表口徑 (mm) | 液體 | 氣體和蒸汽 | ||
測量范圍 (m3/h) | 輸出頻率范圍 (Hz) | 測量范圍 (m3/h) | 輸出頻率范圍 (Hz) | |
15 | 0.3-6 | 36-446 | 2.4-36 | 260-1600 |
20 | 0.6-40 | 32-396 | 4-50 | 230-1360 |
25 | 1.2～16 | 25～336 | 8.8～55 | 190～1140 |
32 | 1.5-20 | 16-286 | 10-160 | 160-1090 |
40 | 2～40 | 10～200 | 27～205 | 140～1040 |
50 | 3～60 | 8～160 | 35～380 | 94～1020 |
80 | 6.5～130 | 4.1～82 | 86～1100 | 55～690 |
100 | 15～220 | 4.7～69 | 133～1700 | 42～536 |
150 | 30～450 | 2.8～43 | 347～4000 | 33～380 |
200 | 45～800 | 2～31 | 560～8000 | 22～315 |
250 | 65～1250 | 1.5～25 | 890～11000 | 18～221 |
300 | 95～2000 | 1.2～24 | 1360～18000 | 16～213 |
(300) | 100～1500 | 5.5～87 | 1560～15600 | 85～880 |
(400) | 180～3000 | 5.6～87 | 2750～27000 | 85～880 |
(500) | 300～4500 | 5.6～88 | 4300～43000 | 85～880 |
(600) | 450～6500 | 5.7～89 | 6100～61000 | 85～880 |
(800) | 750～10000 | 5.7～88 | 11000～110000 | 85～880 |
(1000) | 1200～1700 | 5.8～88 | 17000～170000 | 85～880 |
>(1000) | 協(xié)議 | 協(xié)議 | ||
