夾持式蒸汽流量計(jì)
LUGB系列渦街流量計(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)。其特點(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(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響;無可動(dòng)機(jī)械零件,因此可靠性高,維護(hù)量??;儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃~+350℃的工作溫度范圍內(nèi)工作,有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),也有數(shù)字脈沖信號(hào)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*、理想的流量儀表。
工作原理:
渦街流量計(jì)是基于卡門渦街原理,通過探頭檢測出漩渦分離頻率計(jì)算出流量并在信號(hào)變送器中轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖或電流信號(hào)輸出。
主要特點(diǎn):
?精度較高,液體測量精度為±1.0%;氣體測量精度為±1.5%
?壓損小,約為孔板流量計(jì)的1/4,屬于節(jié)能流量儀表
?安裝方式靈活,可水平,垂直和不同角度傾斜安裝
?采用消擾電路和抗震動(dòng)傳感頭,具有一定抗壞境震動(dòng)性能
?無可動(dòng)部件,儀表壽命長
技術(shù)參數(shù):
儀表型號(hào) | HLLU-N | HLLU-A | HLLU-B | HLLU- C | HLLU- D1/D2 |
信號(hào)輸出 | 脈沖 | 4-20mA | 無 | 4-20mA | 可選4-20mA或脈沖 |
供電電源 | 24VDC±15% | 24VDC±15% | 鋰電池 | 24VDC±15% | 24VDC±15%和鋰電池 |
通訊接口 | 無 | 無 | 無 | 可選RS485 | 可選RS485 |
精度等級(jí) | 液體:1.0級(jí) 氣體:1.5級(jí) 蒸汽:1.5級(jí) | 液體:1.0級(jí) 氣體:1.5級(jí) 蒸汽:1.5級(jí) | 液體:1.0級(jí) 氣體:1.5級(jí) 蒸汽:1.5級(jí) |
顯示器 | 無 | 有 | 有 |
儀表材質(zhì) | 304SS | 304SS | 304SS |
防爆等級(jí) | 可選ExiaIICT5或ExdIIBT6 | 可選ExiaIICT5或ExdIIBT6 | 可選ExiaIICT5或ExdIIBT6 |
防護(hù)等級(jí) | IP65 | IP65 | IP65 |
整機(jī)功耗 | <1W | <1W | <1W |
儀表通經(jīng) | DN15~DN300 | DN15~DN300 | DN15~DN300 |
安裝方式 | 法蘭夾持或一體化法蘭連接 | 法蘭夾持或一體化法蘭連接 | 法蘭夾持或一體化法蘭連接 |
耐壓等級(jí) | 可選1.6MPa或2.5MPa | 可選1.6MPa或2.5MPa | 可選1.6MPa或2.5MPa |
介質(zhì)溫度 | -40℃~250℃、-40℃~350℃ | -40℃~250℃、-40℃~350℃ | -40℃~250℃、-40℃~350℃ |
環(huán)境溫度 | -20℃~60℃ | -20℃~60℃ | -20℃~60℃ |
流量范圍:
儀表口徑(mm) | 液體流量范圍(m3/h) | 氣體流量范圍(m3/h) |
15 | 0.4~4 | 3~12 |
20 | 0.8~8 | 6~30 |
25 | 1.~12 | 9~55 |
32 | 2.0~20 | 12~120 |
40 | 3.0~30 | 20~200 |
50 | 5.0~50 | 30~300 |
65 | 8.0~80 | 50~500 |
80 | 12~120 | 80~800 |
100 | 20~200 | 120~1200 |
125 | 30~300 | 200~2000 |
150 | 40~400 | 300~3000 |
200 | 75~750 | 500~5000 |
250 | 110~1100 | 800~8000 |
300 | 160~1600 | 1100~ |
(300) | 160~1500 | 1560~ |
(400) | 180~3000 | 2750~ |
(500) | 300~4500 | 4300~ |
(600) | 450~6500 | 6100~ |
(800) | 750~10000 | 11000~ |
(1000) | 1200~17000 | 17000~ |
>(1000) | 協(xié)議 | 協(xié)議 |
注:表中(300)—(1000)口徑為插入式。
蒸汽流量計(jì)量方面的經(jīng)驗(yàn)介紹:
蒸汽流量受蒸汽狀態(tài)以及蒸汽流量計(jì)的設(shè)計(jì)、安裝及密度補(bǔ)償?shù)雀鞣N因素的影響,其計(jì)量精度,特別是在小流量用汽的情況下,存在計(jì)量偏大或者計(jì)量偏小,經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生計(jì)量糾紛。為了解決此類計(jì)量糾紛,筆者總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn),這些經(jīng)驗(yàn)也確實(shí)解決了計(jì)量糾紛帶來的麻煩。該文主要介紹流量計(jì)安裝經(jīng)驗(yàn)及蒸汽流量的密度補(bǔ)償。
影響蒸汽流量準(zhǔn)確計(jì)量的因素有很多,如流量計(jì)上下游安裝的直管段不足,蒸汽的密度補(bǔ)償不正確,2個(gè)冷凝罐安裝錯(cuò)誤等等。經(jīng)常會(huì)遇到在關(guān)閉蒸汽管道總閥門的情況下,流量積算儀上還有流量顯示,檢查節(jié)流裝置及引壓管等輔助設(shè)備,不堵不漏,排污正常;檢驗(yàn)差壓變送器和二次儀表等,也都合格,存在無中生有的現(xiàn)象。此類問題可以從孔板取壓口、一次閥選型、冷凝罐安裝等幾方面查找原因。該文從這幾個(gè)方面介紹實(shí)際現(xiàn)場經(jīng)常遇到的問題。
1 流量計(jì)安裝
1. 1 孔板取壓口
一些流量計(jì)安裝手冊(cè)或者參考書中會(huì)介紹測量蒸汽的孔板取壓口為水平方向 θ =45°引出.不難理解,冷凝罐中多余的冷凝水沿著斜坡流回母管,但是在實(shí)際現(xiàn)場中經(jīng)常選用的一次閥是針型閥,如果選用公稱通經(jīng)太小的話,使凝結(jié)水回流不暢而積在針型閥上方的引壓管內(nèi),引起引壓管密度不一致。測量蒸汽時(shí)母管與冷凝罐進(jìn)行汽液交換包括兩部分,一是母管內(nèi)的蒸汽經(jīng)一次閥進(jìn)入冷凝罐,二是冷凝罐內(nèi)的液體返回母管。在汽液交換時(shí)如果正負(fù)壓管是*同步,交換的方向也*一致,孔板取壓口的差壓轉(zhuǎn)換成凝結(jié)水的差壓,并不會(huì)產(chǎn)生差壓值的變化,但是實(shí)際上很難保證這種交換既同步又同向。這樣在蒸汽量小的時(shí)候,2 個(gè)引壓管的密度之差乘以 sin45°就會(huì)有一差值,這個(gè)差值通過一系列的計(jì)算會(huì)傳遞到變送器的差壓值,就會(huì)存在不計(jì)或者計(jì)量偏大的現(xiàn)象。如何解決上述問題,建議按照?qǐng)D2安裝,水平方向取壓,盡管 2 個(gè)引壓管的密度還是有差異,由于 θ = 0°即 sin0° = 0,就不會(huì)存在差異值。但是還會(huì)存在示值波動(dòng),要解決示值波動(dòng)的問題,建議將針型閥換成閘閥或者球閥,要求內(nèi)徑不小于10mm,一次閥門的公稱通經(jīng)也要不小于 10 mm。
1. 2 冷凝罐
在用孔板測量蒸汽流量時(shí),通常要安裝2個(gè)冷凝罐,2個(gè)冷凝罐內(nèi)液位高度相等是差壓信號(hào)不失真?zhèn)鬟f的關(guān)鍵。這2個(gè)冷凝罐必須同高度安裝,底部是出口接變送器,冷凝罐的側(cè)面是入口接孔板側(cè),按照?qǐng)D2取壓。其作用有2個(gè):一是將蒸汽差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成凝結(jié)水的差壓信號(hào),以防蒸汽直接進(jìn)入差壓變送器高低壓室,燙壞儀表;二是保證引壓管兩側(cè)冷凝液位相同,起到平衡作用,冷凝罐截面積相對(duì)于引壓管截面來說要大很多,有利于維持冷凝水液位的相對(duì)穩(wěn)定。
在日常工作中,維護(hù)蒸汽流量計(jì)的時(shí)候經(jīng)常發(fā)生2個(gè)冷凝罐一個(gè)燙一個(gè)冷。正常情況下冷凝罐與母管內(nèi)的蒸汽相通,其汽相壓力與母管取壓口處一致,冷凝罐上部應(yīng)該是燙的。其中有一個(gè)冷凝罐是冷的,可以斷定罐的上部不是蒸汽。造成冷凝罐上部不是蒸汽的原因有很多:①引壓管堵;②一次閥堵塞;③在取壓口和冷凝罐之間存在U型槽。①和②這2個(gè)問題時(shí)常發(fā)生,通過定期排污,或者更換管徑大一點(diǎn)的引壓管和一次閥都可以解決此類問題。③主要是不按照要求安裝導(dǎo)致出現(xiàn)的問題,在現(xiàn)場實(shí)際安裝過程中,安裝人員的一個(gè)將就意識(shí),會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)測量的數(shù)據(jù)大相徑庭,所以一定要嚴(yán)格按照要求安裝流量計(jì)。
如圖3所示,取壓口和冷凝罐之間存在液封,A 段管在一次閥附近形成 U 形水封,所以這段管的凝結(jié)水無法靠重力順暢地返回母管。A 管內(nèi)的凝結(jié)水,由于流體靜力學(xué)的作用,對(duì)正在冷凝罐內(nèi)的靜壓產(chǎn)生抽吸作用,從而使差壓產(chǎn)生偏移。必須對(duì)引壓管進(jìn)行整改,如圖4所示,引壓管彎曲的弧度標(biāo)準(zhǔn)為90°,嚴(yán)格按照要求作業(yè),消除由于安裝導(dǎo)致的誤差。
1. 3 差壓變送器
采用差壓流量計(jì)測量蒸汽時(shí),建議選用高低壓室各有2個(gè)排放口的,選擇2個(gè)排放口的目的是,當(dāng)蒸汽冷凝為水時(shí)會(huì)釋放氣體,在沒有安裝集氣罐時(shí),差壓變送器的上方的一個(gè)口用做排氣,可以將高低壓室的空氣排凈,如圖 5 所示。
2 密度補(bǔ)償
密度補(bǔ)償分兩種情況,一是通過存放在積算儀中的密度表,查找密度表中對(duì)應(yīng)的密度進(jìn)行補(bǔ)償,這種情況精度比較高;還有就是差壓、壓力、溫度信號(hào)接入 PLC或DCS中,通過擬合的密度公式進(jìn)行密度補(bǔ)償。
2. 1 查表法
公司測量蒸汽常將渦街流量計(jì)與流量積算儀配套使用,因?yàn)橛每装辶髁坑?jì)來測量蒸汽,壓損大,引壓管、三組閥及連接頭容易泄漏;且在冬季需對(duì)引壓管進(jìn)行保溫,維護(hù)成本高。而渦街流量計(jì)壓損小,克服了傳輸中的泄漏問題,也不需要采取保溫措施,測量準(zhǔn)確度高。方案中渦街流量計(jì)輸出的是體積流量,把體積流量信號(hào)、壓力、溫度信號(hào)直接采集到型號(hào)為SB-2100的流量積算儀,通過式(1)計(jì)算出蒸汽的質(zhì)量流量。SB -2100 流量積算儀大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,通過壓力、溫度可以查表判斷蒸汽是飽和蒸汽還是過熱蒸汽。當(dāng)選擇的過熱蒸汽在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)為飽和蒸汽時(shí)可自動(dòng)判斷,并按飽和蒸汽的密度進(jìn)行補(bǔ)償,若再轉(zhuǎn)回過熱蒸汽也會(huì)自動(dòng)判斷。
F = K × ρ × D p (1)
式中:F 為質(zhì)量流量(kg/h);K 為流量系數(shù),即渦街流量計(jì)銘牌上的流量系數(shù);ρ 為密度(kg/m 3 );D p 為比例信號(hào),即渦街流量計(jì)輸出的體積流量信號(hào)的百分比。
2. 2 計(jì)算法
實(shí)際現(xiàn)場也有很多是把差壓、壓力、溫度信號(hào)分別接入 PLC 或者 DCS 中的,利用孔板計(jì)算書的計(jì)算式(2)計(jì)算蒸汽流量。
式中:ΔP為差壓信號(hào)。
由于現(xiàn)場沒有安裝測量密度的儀表,蒸汽的密度補(bǔ)償與一般氣體溫壓補(bǔ)償不同,它是通過壓力值、溫度值查表得出密度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?。過熱蒸汽和飽和蒸汽的密度擬合公式摘自《流量測量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的1967IFC公式,過熱蒸汽密度與壓力、溫度都有關(guān),飽和蒸汽僅與壓力有關(guān)。
1)過熱蒸汽
式中:T 為工況溫度(K);P 為工況壓力(0.1MPa)(表壓)。
2)飽和蒸汽
3 結(jié)束語
為了準(zhǔn)確測量蒸汽流量,在實(shí)際應(yīng)用中必須注意以下事項(xiàng):
1)確保蒸汽流量準(zhǔn)確計(jì)量,流量計(jì)正確安裝非常關(guān)鍵。
2)蒸汽系統(tǒng)壓力和溫度的變化,為避免壓力或溫度的波動(dòng)引起的非測量性誤差,蒸汽流量測量應(yīng)增加密度補(bǔ)償功能。
3)嚴(yán)格規(guī)范蒸汽流量計(jì)的操作,防止儀表損壞。