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法兰式涡街流量计
法兰式涡街流量计
概述
      涡街流量计(也称旋涡流量计)是用途极其广泛的一种流量计量仪表,几乎可以用在所有气体、液体和蒸汽的流量计量、测量和控制。
      应力式涡街流量计是速度式流量计的一种,它以卡门涡街理论为基础,采用压电晶体检测流体通过管道内三角柱时所产生的旋涡频率,从而测量出流体的流量。涡街流量计广泛应用于石油、化工、轻工、动力供热等行业。
涡街流量计具有以下特点:
测量精度高,量程宽;
介质广泛,可测量液体、气体和蒸汽;
工作温度高,介质温度可达350℃;
无运动部件,无磨损,可靠性高;
表体采用不锈钢材料,美观、耐腐蚀。
测量原理
      当管道中流体介质通过旋涡发生体(三角柱)时,由于局部流速加速而产生旋涡现象(如图一),此旋涡分成两列交替地出现,这种旋涡列被称为卡门涡街。
      卡门涡街的释放频率与三角柱宽度尺寸和流体的流动速度有关,而与介质的温度、压力等特性参数无关,可用下式表示:
      f=StV/d (公式1)
      式中:f—卡门涡街释放频率    St—斯特罗哈尔数    V —介质流速     d— 三角柱宽度
      斯特罗哈尔数是涡街流量计的重要参数,它只与介质的雷诺数Re有关。只要管道内介质的雷诺数保持在2×104至7×106范围内,斯特罗哈尔数St便保持为一个常数,这样,便可以通过测量旋涡频率检测出流体的流速,再通过流速计算出流体的工况体积流量,结合介质的密度即可准确计算出介质的质量流量。
      涡街流量计质量流量的基本公式 :
      Qg  = 3600fρ/K (公式2)
      式中: Qg ── 质量流量     f ── 脉冲频率(Hz)    ρ── 密度(kg/m3)  K ── 仪表系数(脉冲个数/m3)
技术参数
      公称通径:
      法兰式:DN15-DN300
      插入式:DN200-DN2000
      适用范围:
      气体:压缩空气、二氧化碳、氧气、氮气等
      液体:除盐水、软化水、高温水等
      蒸汽:饱和蒸汽、过热蒸汽
      介质温度: 
      低温:–40℃-150℃
      中温:–40℃-250℃
      高温:–40℃-350℃
      公称压力:
      低压:≤1.6MPa 、≤2.5MPa 
      中压:≤4MPa 、≤6.3MPa 
      高压:≤10MPa 、≤16MPa 、≤25MPa 、≤42MPa
      精度等级:
      测量液体:1.0级(0.5级可协议订货)
      测量气体:1.5级(1级可协议订货)
      测量蒸汽:1.5级(1级可协议订货)
      插入式:2.5级
      流速范围:
      液体:0.35-8m/s
      气体:3-70m/s
      蒸汽:2.5-75m/s
      测量范围:见表一、表二、表三、
      输出信号:
      电压脉冲:低电平≤1V,高电平 ≥6V
      标准电流:4-20mA
      供电电源:
      电压脉冲输出:DC12V/DC24V
      4-20mA标准电流输出: DC24V/DC24V+3.6V锂电池
      一体化表头显示:3.6V锂电池
      环境温度:–20℃-+55℃
      相对湿度:5%-90%
      表体材料:304不锈钢,其他材质可协议供货
      防护等级:IP65、IP67
      防爆等级:ExibIICT3Gb,ExibIICT4Gb
      防爆合格证号:CELL.2152,CELL.2154
涡街流量计选型指南
      一、根据测量介质确定涡街流量计的配置和结构形式
            ㈠、测量蒸汽、气体优选分体式带温度、压力补偿涡街流量计,具体的配置是:涡街流量传感器、智能流量积算仪、压力变送器、Pt-100铂热电阻及壁挂式仪表箱(简称五件套)。这种配置计量准确,测量蒸汽显示的是补偿后质量流量,测量气体显示的是标况和工况体积流量,如下图:
 
图二 分体式带温压补偿涡街流量计
            ㈡、测量蒸汽时,当蒸汽温度小于200℃、口径不大于DN100也可以选用一体式温压补偿涡街流 量计,这时显示的是补偿后的质量流量,当蒸汽温度大于200℃、口径大于DN100不建议使用该类型仪表;测量气体时,也可以选用一体式温压补偿涡街流量计,这时显示的是标况和工况体积流量。一体式温压补偿涡街流量计计量较为准确, 但稳定性和读数方便性不如分体式,如下图: 

图三一体温压补偿涡街流量计 
            ㈢、测量蒸汽、气体有时也选用一体不带补偿涡街流量计, 如下图。测量蒸汽显示的是未补偿的质量流量,测量气体显示的工况体积流量。当温度和压力比较稳定时该类型仪表计量也大致准确;当实际温度、压力与用户给定的参数有较大偏离时,测量的结果就会有较大的误差。实际上蒸汽的温度、压力波动都比较大,所以测量蒸汽最好选用分体式带温压补偿涡街流量计,这样计量准确,便于读数。

图四 一体不补偿涡街
            ㈣、测量除盐水、软化水、纯净水、高温水选用一体或分体不补偿涡街流量计;
            ㈤、测量自来水、污水、酸碱液、电解液、空调循环水等优选电磁流量计;
            ㈥、测量柴油、汽油、食用油选用椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、涡轮流量计;
            ㈦、测量导热油选用标准孔板流量计。
      二、还要确定涡街流量计是否带以下功能
            1、需给PLC、DCS、积算仪、数显表等提供输入信号,则须带4-20mA电流输出;
            2、需要采集温度、压力、流量流量计的数据,则须带RS485/RS232通讯接口;
            3、是否需要配备壁挂式仪表箱,以便于固定和保护智能积算仪;
            4、是否需要配备后备电源,以能保证停电时整个测量系统能正常工作100小时以上;
            5、是否需要远程抄表,以实现对流量、温度、压力等参数实时监测。
      三、最后还要确定涡街流量计口径-基于流量的口径选型方法
            1、涡街流量计公称通径不同,其测量范围也不同,每一种通径其测量范围又随着被测介质的种类和温度、压力的变化而变化。
            2、选涡街流量计口径时不应该按管道口径直接选择同口径的流量计,而应使实际瞬时流量与该口径的流量范围相匹配。
            3、涡街流量计选择合适的口径是为了解决目前的计量,在流量合适的情况下兼顾到后期流量增大的情况;而不是相反,只考虑以后流量可能增大,而不顾现在有可能流量较小。
                  测量饱和蒸汽时,确定工况温度与压力二者之一和大致流量范围,便可通过查表法(表二、三)确定涡街流量计公称通径;
                  测量过热蒸汽时,确定工况温度和压力,通过查表法(表四)确定其密度,通过此密度和大致流量范围,利用查表法(表二、三)确定涡街流量计公称通径。
                  测量气体和液体时,首先确定介质在工况下大致流量范围,就可通过查表法(表一)确定涡街流量计公称通径。







典型温压补偿五件套涡街流量计配置及选型   
      例1:工艺管道内径为DN100,测量介质过热蒸汽,用汽量大约为0.6t/h-3t/h,表压为0.7MPa,温度为180℃,配积算仪(带4-20mA输出)、压力变送器、Pt-100铂电阻,配仪表箱,选择仪表型号。
      解:根据表压0.7 MPa、温度180℃,由《LUGB系列涡街流量计选型使用手册》知道DN100涡街流量计标准流量范围是0.4t/h-4 t/h,满足使用流量的要求,故选用仪表公称通径为DN100。
      DN100涡街流量计型号:LUGB-24101222001+1DAM0P1T1
      如果用汽量大约为0.3t/h─2t/h, 则应选择口径为DN80的涡街流量计,这时应局部缩径安装。
      如果用汽量大约为0.6t/h─5t/h, 则应选择口径为DN125的涡街流量计,这时应局部扩径安装。
      例2:被测介质是压缩空气,表压为0.2MPa,温度为60℃,工艺要求用气量300Nm3/h-1500Nm3/h,配积算仪(带RS485接口)、压力变送器、Pt-100铂电阻,配仪表箱,选择仪表通径及型号。
      解:根据表压0.2MPa,温度60℃,工艺用气量300-1500Nm3/h,由《LUGB系列涡街流量计选型使用手册》计算出气体的工况流量范围是123-618m3/h,同时查该选型使用手册表二知道DN80涡街流量计标准范围是70-700m3/h,满足使用流量的要求,故选用仪表公称通径为DN80。
      DN80涡街流量计型号:LUGB-23081222001+1DRM0P1T1
典型一体涡街流量计配置及选型
      例3:被测介质是除盐水,表压为0.7MPa,温度为20℃,工艺要求流量为30m3/h-150m3/h,采用一体式表头显示,输出4-20mA,选择仪表通径及型号。
      解:根据被测介质是除盐水,工艺要求流量为30m3/h-150m3/h,查《LUGB系列涡街流量计选型使用手册》表一知道DN100涡街流量计标准范围是19-160m3/h,故选用仪表公称通径为DN100。
      DN100涡街流量计型号:LUGB-22102122C01
      例3:被测介质是高温水,表压为0.6MPa,温度为165℃,工艺要求流量为30m3/h,采用一体式表头显示,不带信号输出,选择仪表通径及型号。
      解:根据被测介质是高温水,温度为165℃,工艺要求流量为30m3/h,查《LUGB系列涡街流量计选型使用手册》表一知道DN50涡街流量计标准范围是5-40m3/h,故选用仪表公称通径为DN50。
      DN50涡街流量计型号:LUGB-22050213C01
 
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