儀表口徑的確定和安裝設(shè)計(jì)

儀表選型是儀表應(yīng)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(yùn)行.因此用戶(hù)和設(shè)計(jì)單位在選用本公司產(chǎn)品時(shí),請(qǐng)仔細(xì)閱讀本節(jié)資料,認(rèn)真核對(duì)流體的工藝參數(shù)并隨時(shí)可與我公司的銷(xiāo)售或部門(mén)，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(lái)確定。不同口徑渦街流量儀表的測(cè)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(shí)，它的測(cè)量范圍也是不一樣的。實(shí)際可測(cè)的流量范圍需要通過(guò)計(jì)算確定。

(一)參比條件下空氣及水的流量范圍，見(jiàn)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/m3，υ=15×10-6 m2/s。

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

（二）確定流量范圍和儀表口徑的基本步驟：

1． 明確以下工作參數(shù)。

（1）被測(cè)介質(zhì)的名稱(chēng)、組份

（2）工作狀態(tài)的zui小、常用、zui大流量

（3）介質(zhì)的zui低、常用、zui高壓力和溫度

（4）工作狀態(tài)下介質(zhì)的粘度

2． 渦街流量?jī)x表測(cè)量的是介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量，因此應(yīng)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(guān)公式如下：

（1）已知?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量，可通過(guò)以下公

       式求出工況體積流量

  公式（3）

 (2)已知?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度ρ，可通過(guò)以下公

    式求出工況密度

   公式（4）                             

（3）已知質(zhì)量流量Qm換算為體積流量Qv

               公式（5）

式中：

Qv： 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的體積流量(m3/h)

    （Qv=3600f/K  K:儀表系數(shù) ）

Qo： 介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(Nm3/h)

Qm： 質(zhì)量流量 (t/h)

ρ： 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的密度(kg/m3)

ρo：介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m3)，常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度，見(jiàn)表（三）

P： 工況狀態(tài)表壓(MPa)

t： 工況狀態(tài)溫度(℃)

3．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(jì)算，渦街流量?jī)x表口徑的選擇主要是對(duì)流量下限的計(jì)算。下限流量的計(jì)算應(yīng)該滿(mǎn)足兩個(gè)條件：zui小雷諾數(shù)不應(yīng)低于界限雷諾數(shù)（Re=2×104）；對(duì)于應(yīng)力式渦街流量?jī)x表在下限流量時(shí)產(chǎn)生的旋渦強(qiáng)度應(yīng)大于傳感器旋渦強(qiáng)度的允許值（旋渦強(qiáng)度與升力ρv2  成比例關(guān)系）。這些條件可表示如下：

由密度決定的工況可測(cè)下限流量：

由運(yùn)動(dòng)粘度決定的線性下限流量：

                          公式（7）

式中：

Qρ：滿(mǎn)足旋渦強(qiáng)度要求的zui小體積流量(m3/h)

ρ0:參比條件下介質(zhì)的密度 

Qυ:滿(mǎn)足zui小雷諾數(shù)要求的zui小線性體積流量(m3/h) 

ρ:被測(cè)介質(zhì)工況密度（kg/m3）

Q0: 參比條件下儀表的zui小體積流量

(m3/h)      

υ:工作狀態(tài)下介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)粘度(m2/s)

υo:參比條件下介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)粘度(m2/s)

通過(guò)公式（6）、（7）計(jì)算出Qρ和Qν。比較Qρ和Qν，確定流量?jī)x表可測(cè)下限流量和線性下限流量：

     Qυ≥Qρ：可測(cè)流量范圍為Qρ～Qmax  , 線性流量范圍為Qυ～Qmax

Qυ<Qρ：可測(cè)流量范圍和線性流量范圍為

Qρ～Qmax  

Qmax：渦街流量?jī)x表的上限體積流量(m3/h)

4．儀表上限流量以表(二)中的上限流量為準(zhǔn).氣體的上限流速應(yīng)該小于70m/s,液體的上限流速應(yīng)該小于7m/s

5．當(dāng)用戶(hù)測(cè)量的介質(zhì)為蒸汽時(shí)，常采用的計(jì)量單位是質(zhì)量流量，即：t/h或Kg/h。由于蒸汽（過(guò)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(jìn)行計(jì)算得出

       公式（8）                                                      

式中：

ρ： 蒸汽的密度（kg/m3） 

ρ0：1.205kg/m3 

Q蒸汽 ：蒸汽質(zhì)量流量（t/h）

6．計(jì)算壓力損失，檢測(cè)壓力損失對(duì)工藝管線是否有影響，公式(單位：Pa)：

Δp= CdρV2/2          公式（9）式中：

ρ：工況介質(zhì)密度（kg/m3）V:平均流速（m/s）

7．被測(cè)介質(zhì)為液體時(shí),為防止氣化和氣蝕,應(yīng)使管道壓力符合以下要求: 

p≥2.7Δp+1.3p0       公式（10）

式中： 

Δp: 壓力損失（Pa）

p0：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．渦街流量計(jì)不適合測(cè)量高粘度液體。當(dāng)計(jì)算出的可測(cè)流量下限不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)工藝要求時(shí)，應(yīng)該考慮選用其它類(lèi)型流量計(jì)。

9．通過(guò)計(jì)算如果有兩種口徑都可滿(mǎn)足要求，為了提高測(cè)量效果、降低造價(jià)，應(yīng)選用口徑較小的表。應(yīng)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

     Δp:壓力損失（Pa）  Cd：壓力損失系數(shù)

表(二)　　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)　常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度（0℃，絕壓P=0.1MPa）

(三)選型舉例：

例一：已知?dú)怏w壓力和溫度及標(biāo)況下的流量時(shí)

某壓縮空氣，標(biāo)況流量范圍為QN=1200-12000Nm3/h,壓力P=0.7Mpa(表壓)，溫度t=30℃。試確定流量計(jì)口徑。

步驟一：計(jì)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:

Qvmin=QN×0.101325×(273.15+t)/293.15/（P +0.1）

   =1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/（0.7 +0.1）

    =157(m3/h) 

工況使用流量上限為: Qvmax=1570(m3/h)

步驟二：根據(jù)使用工況流量范圍157-1570m3/h，查表（二），滿(mǎn)足下限流量條件的流量計(jì)為DN80 、DN100和DN125，考慮到上限流量1270m3/h及使用效果和經(jīng)濟(jì)成本，初選DN100, DN100流量計(jì)的工況流量范圍是100-1700m3/h，接近使用流量范圍，初選DN100流量計(jì)，但應(yīng)具體核算DN100流量計(jì)在該工況條件下的可測(cè)下限流量。核算DN100流量計(jì)在該工況條件下的可測(cè)下限流量：

    由公式(4)及公式(6):

   37.46(m3/h)   

即，流量計(jì)在該工況條件下的可測(cè)下限流量是

37.46m3/h，遠(yuǎn)小于要求的工況下限流量157m3/h，確定選用DN100流量計(jì)。

例二：已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時(shí)

測(cè)量介質(zhì)為過(guò)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(jì)口徑。

步驟一：計(jì)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/m3,由公式(8) :

             765(m3/h)

      6379(m3/h)

步驟二：根據(jù)等效參比流量范圍765-6379m3/h，查表（二），比較適合該流量范圍為DN200口徑。

二．儀表的安裝設(shè)計(jì)

    儀表的正確安裝是保障儀表正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，若安裝不當(dāng)，輕則影響儀表的使用精度，重則會(huì)影響儀表的使用壽命，甚至?xí)p壞儀表。

• 安裝環(huán)境要求：
  • 盡可能避開(kāi)強(qiáng)電設(shè)備、高頻設(shè)備、強(qiáng)開(kāi)關(guān)電源設(shè)備。儀表的供電電源盡可能與這些設(shè)備分離。
  • 避開(kāi)高溫?zé)嵩春洼椛湓吹闹苯佑绊憽Ｈ舯仨毎惭b，須有隔熱通風(fēng)措施。
  • 避開(kāi)高濕環(huán)境和強(qiáng)腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝，須有通風(fēng)措施。
  • 渦街流量?jī)x表應(yīng)盡量避免安裝在振動(dòng)較強(qiáng)的管道上。若必須安裝，須在其上下游2D處加設(shè)管道緊固裝置，并加防振墊，加強(qiáng)抗振效果。
  • 儀表安裝在室內(nèi)，安裝在室外應(yīng)注意防水，特別注意在電氣接口處應(yīng)將電纜線彎成U形，避免水順著電纜線進(jìn)入放大器殼內(nèi)。
  • 儀表安裝點(diǎn)周?chē)鷳?yīng)該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護(hù)。
• 儀表管道安裝要求：
  • 渦街流量?jī)x表對(duì)安裝點(diǎn)的上下游直管段有一定要求，否則會(huì)影響介質(zhì)在管道中的流場(chǎng)，影響儀表的測(cè)量精度。儀表的上下游直管段長(zhǎng)度要求見(jiàn)圖(三)  DN為儀表公稱(chēng)口徑  單位:mm

圖(三)

注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量?jī)x表的上游,而應(yīng)安裝在渦街流量?jī)x表的下游10D處。

• 上、下游配管內(nèi)徑應(yīng)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(yīng)滿(mǎn)足以下關(guān)系

0.98Db≤Dp≤1.05Db

         上、下游配管應(yīng)與流量?jī)x表表體內(nèi)徑同心，它們之間的不同軸度應(yīng)小于0.05Db

• 儀表與法蘭之間的密封墊，在安裝時(shí)不能凸入管內(nèi)，其內(nèi)徑應(yīng)比表體內(nèi)徑大1-2mm
• 測(cè)壓孔和測(cè)溫孔的安裝設(shè)計(jì)。被測(cè)管道需要安裝溫度和壓力變送器時(shí)，測(cè)壓孔應(yīng)設(shè)置在下游3-5D處，測(cè)溫孔應(yīng)設(shè)置在下游6-8D處，見(jiàn)圖（七）。D為儀表工稱(chēng)口徑，單位：mm

• 儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。
• 測(cè)量氣體時(shí)，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(jìn)入儀表測(cè)量管，氣流應(yīng)自下而上流動(dòng)，如圖（四）a所示
• 測(cè)量液體時(shí)，為了保證管內(nèi)充滿(mǎn)液體，所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時(shí)，應(yīng)該保證液體流動(dòng)方向從下而上。若管道內(nèi)含少量氣體，為了防止氣體進(jìn)入儀表測(cè)量管，儀表應(yīng)安裝在管線的較低處

如圖（四）b所示

                    圖（四）

• 測(cè)量高溫、低溫介質(zhì)時(shí)，應(yīng)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(yīng)超過(guò)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。

• 儀表的安裝外形尺寸：見(jiàn)圖（五）、圖（六）