一、儀表簡介:
法蘭式渦街流量計(jì)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)。渦街特點(diǎn)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(jī)械零件,因此可靠性高,維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。法蘭式渦街流量計(jì)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(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較先進(jìn)、理想的流量儀表。
二、工作原理:
法蘭式渦街流量計(jì)是由設(shè)計(jì)在流場中的旋渦發(fā)生體、檢測探頭及相應(yīng)的電子線路等組成。當(dāng)流體流經(jīng)旋渦發(fā)生體時,它的兩側(cè)就形成了交替變化的兩排旋渦,這種旋渦被稱為卡門渦街。斯特羅哈爾在卡門渦街理論的基礎(chǔ)上又提出了卡門渦街的頻率與流體的流速成正比,并給出了頻率與流速的關(guān)系式:
f = St × V/d 式中:
f 渦街發(fā)生頻率 (Hz)
V 旋渦發(fā)生體兩側(cè)的平均流速(m/s )
St 斯特羅哈爾系數(shù)(常數(shù))
這些交替變化的旋渦就形成了一系列交替變化的負(fù)壓力,該壓力作用在檢測探頭上,便產(chǎn)生一系列交變電信號,經(jīng)過前置放大器轉(zhuǎn)換、整形、放大處理后,輸出與旋渦同步成正比的脈沖頻率信號(或標(biāo)準(zhǔn)信號)。
三、應(yīng)用范圍:
法蘭式渦街流量計(jì)根據(jù)卡門(karman)渦街原理測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標(biāo)況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量。廣泛用于各種行業(yè)氣體、液體、蒸汽流量的計(jì)量,也可測量含有微小顆料、雜質(zhì)的混濁液體,并可作為流量變送器用于自動化控制系統(tǒng)中。
四、主要特點(diǎn):
1、可測量蒸汽、氣體、液體的體積流量和質(zhì)量流量。
2、可實(shí)現(xiàn)不斷流拆裝傳感器,可實(shí)現(xiàn)放大器與傳感器分離(分離距離15m)。
3、采用消擾電路和抗振傳感頭,使儀表具有一定抗環(huán)境振動性能。
4、壓力損失小,量程范圍寬,范圍度達(dá)10-40倍。
5、無機(jī)械運(yùn)動部件,長期穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡單便于安裝和維護(hù)。
6、可測介質(zhì)溫度達(dá)+350℃(+450℃)。
五、技術(shù)參數(shù):
測量介質(zhì):液體、一般氣體、天然氣、蒸汽(飽和蒸汽和過熱蒸汽);
測量可能范圍:雷諾數(shù)為5×103~7×106
正常測量范圍:雷諾數(shù)為2×104~7×106
測量流速范圍:液體0.5~7m/s 氣體4~35mm/s 蒸汽7~70m/s
被測流體溫度:-40℃~+300℃
被測流體溫度:1.6、4、25MPa
準(zhǔn)確度:1級、1.5級、0.5級(通過非線性修整方可達(dá)到0.5級);
重復(fù)性:指示值的0.2%;
表體材料:ICr18Ni9Ti;
壓力損失:△=1.2×r×V2×10-6 式中:△P-壓力損失 r-被測的流體密度(Kg/m3) v-管內(nèi)平均流速(m/s) 環(huán)境溫度:-20℃~+55℃(特殊要求定貨說明)
環(huán)境濕度:≤90%RH
大氣壓力:86-106KPa
外供電源:3.6~224VDC
內(nèi)供電源:3~4.5VVDDC
工作電源:80/A
工作電壓:2.7~3.6v
工作頻率:0.1~3000H
信號遠(yuǎn)傳距離:100mm
信號輸出:脈沖輸出(外供電源)電流輸出4~20mADC(兩線制外供24VDC電源)脈沖輸出與電流輸出只能選一種方式。
六、對管道要求:
1、對直管段的要求:
為了確保儀表正常、準(zhǔn)確運(yùn)行,傳感器安裝點(diǎn)的上下游必須有一定的直管道,以調(diào)整流場,如圖所示。
圖1:同心縮管;
圖2:同心擴(kuò)管;
圖3:一個90度彎頭;
圖4:同一平面兩個90度彎頭;
圖5:不同平面兩個90度彎頭;
圖6 :調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在傳感器下游5D以 遠(yuǎn)處,若必須安裝在傳感器上游, 則傳感器上游應(yīng)有不小于50D的 等徑直管段,下游應(yīng)有不小于5D 的等徑直管段。
2、對管道的要求:
a、上、下游配管內(nèi)徑D和與傳感器內(nèi)徑DN相同,其差異滿足下述條件:0.95DN≤D≤1.1DN。
b、配管應(yīng)與傳感器同心,同軸度應(yīng)小于0.05DN。
c、密封墊不能凸入管道內(nèi),其內(nèi)徑可比傳感器內(nèi)徑略大。
d、如需斷流檢查與清洗傳感器,應(yīng)設(shè)置旁通管道,如下圖所示。
3、對管道振動的要求:
傳感器盡量避免安裝在振動較強(qiáng)的管道上,若不得已要安裝時,必須采取減震措施,在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置,并加防振墊。
特別注意:在空壓機(jī)出口處振動較強(qiáng),不能安裝傳感器,應(yīng)安裝在儲氣罐之后。
4、對氣流條件的要求:
a、被測氣體應(yīng)為單相的、連續(xù)地流經(jīng)管道的圓管流。
b、氣體流經(jīng)流量計(jì)之前,其流速必須與管道軸線平行,不得有旋渦流。
c、氣流應(yīng)是亞音速、非脈動的,其流量隨時間變化比較緩慢。
5、對流量計(jì)的安裝要求:
渦街流量計(jì)對工藝安裝及使用環(huán)境沒有太多的特殊要求,但任何一類流量測量儀表都有這樣一種共性,即盡可能避免振動及高溫環(huán)境隨離流態(tài)干擾元件(如壓縮機(jī)、分離器、調(diào)壓閥、大小頭及匯管、彎頭等)、保持儀表前后直管段內(nèi)壁光滑平直、保證被測介質(zhì)為潔凈的單相流體等。
七、安裝條件:
1、傳感器可安裝在室內(nèi),也可安裝在室外。環(huán)境條件要符合要求。
2、傳感器應(yīng)安裝在水平、垂直或傾斜(流體的流向自下而上)的與其公稱通徑相應(yīng)的管道上。
3、傳感器應(yīng)避免安裝在有機(jī)械振動的管道上。當(dāng)振動不可避免時,應(yīng)考慮在距傳感器前后約2DN處的直管段上加固定支撐架。
4、傳感器感應(yīng)避免安裝在有較強(qiáng)電磁場干擾、有熱輻射、有腐蝕性氣體、空間小和維修不方便的場所。
5、被測介質(zhì)含有較多雜質(zhì)時,應(yīng)在傳感器上游直管段要求的長度以外加裝過濾器。
6、傳感器的上、下游應(yīng)配置一定長度的直管段,直管段的內(nèi)壁應(yīng)清潔、光滑,無明顯凸凹、積垢和起皮等現(xiàn)象。其長度應(yīng)符合圖二的要求。安裝液體傳感器的附近管道內(nèi),應(yīng)充滿被測液體。
7、直管段內(nèi)徑盡可能與傳感器通徑一致,若不能一致,應(yīng)采用比傳感器通徑略大的管徑,誤差要≤3%并不超過5mm。
八、注意事項(xiàng):
1、法蘭與直管段焊接時不能帶著傳感器焊接。
2、安裝時應(yīng)使傳感器的流向標(biāo)志與管道內(nèi)流體流向一致。
3、傳感器安裝前,法蘭凹槽內(nèi)必須放好密封圈。壓力和溫度測量點(diǎn)的位置,取壓點(diǎn)在傳感器下游3~5DN處,測溫點(diǎn)在下游5~8DN處。
4、測量高溫介質(zhì)時,切勿用隔熱材料把傳感器連接桿周圍包起來。
5、連接傳器的屏蔽電纜走向,應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場的干擾場合。不允許與高壓電纜一起敷設(shè),屏蔽電纜要盡量縮短,并且不得盤卷,以減少分布電感,zui大長度不應(yīng)超過200米。
6、安裝傳感器前,管道必須進(jìn)行清洗。沖掉管內(nèi)的雜質(zhì),避免通流后堵塞傳感器。測量液體的管道必須充滿被測液體,防止氣泡的干擾。
7、測量氣體的管道為防止儲積液的干擾。安裝位置如圖五所示。高溫高壓下更換探頭體時,必須安全操作,做好高溫防護(hù)。降溫降壓后在安全條件下方可更換探頭。
九、安裝的規(guī)范管理:
智能渦街流量計(jì)規(guī)范安裝,給使用部門在后續(xù)管理提供有力的技術(shù)保障,對施工單位提出以下幾點(diǎn)具體要求,通過多年的驗(yàn)證效果很好。
1、帶4~20mA輸出,脈沖輸出。
2、GPRS遠(yuǎn)傳設(shè)備需帶脈沖輸入,4~20mA輸入。
3、具有電源防雷和信號防雷(4~20mA)。
4、儀表柜要求為:柜內(nèi)帶UPS電源、配空開及插座、將GPRS通訊裝置、智能渦街流量計(jì)轉(zhuǎn)換器等集中安裝并帶鎖。
5、儀表柜的平穩(wěn)需水泥墩底座、儀表柜防護(hù)等級適用戶外、柜頂具有隔熱層防止陽光直射、柜具有防潑水功能。
6、表井內(nèi)需有一側(cè)留有足夠的直管段,便于智能渦街流量計(jì)檢測、比對和后續(xù)管理。
7、設(shè)計(jì)智能渦街流量計(jì)時前端須留有至少10倍公稱通經(jīng)(10DN)的直管段,后端須留有大于5DN的直管段,確保計(jì)量準(zhǔn)確。
8、應(yīng)嚴(yán)格按說明書安裝,安裝完畢后需測量接地,接地電阻值應(yīng)在10Ω以下。等電位連接線使用多股銅束導(dǎo)線,線纜需大于等于16mm2;儀表接地線使用多股銅束導(dǎo)線,線纜要求大于等于6mm2。接地標(biāo)準(zhǔn)詳見GB50343-2009《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》。
十、選型要點(diǎn)如下說明:
1、流量計(jì)的選型盡可能不要使用流量工作在下限極限值,故流量計(jì)的口徑應(yīng)盡可能小,以獲得更大的流速和流量范圍。
2、流量計(jì)應(yīng)使用在介質(zhì)工作壓力和溫度范圍的技術(shù)參數(shù)內(nèi)。不要刻意選用高壓力等級和超高溫度的儀表,應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作壓力和溫度選用儀表,后者價格要高些。
3、在爆炸危險場所,應(yīng)選用防爆型流量計(jì)。
4、渦街流量計(jì)的下限流量取決于介質(zhì)的工況密度和運(yùn)動粘度,其上限流量一般不受介質(zhì)壓力和溫度的影響,因此確定流量范圍只要確定實(shí)際可用的下限流量即可。計(jì)算出下限流量后,查流量范圍表即可確定相應(yīng)口徑。