一、概述
一體化渦街流量計可在很寬的流量范圍內精確測量氣體、液體和蒸汽的流量而不受流體物理性質的影響。不受溫度、壓力的影響,同時不易堵,不易卡,不易結垢,耐高溫,高壓, 安全防爆,適用于惡劣環(huán)境無可動部件、無孔洞縫隙設計,產品無磨損、耐臟污,無須機械維修,使用壽命長采用微功耗*,電池供電的現(xiàn)場顯示型流量計,可不斷電運行兩年以上;溫壓補償一體化設計;電流輸出均為電隔離型,具有良好的共模干擾抑制能力;同時顯示流量值與累計流量值,不必輪流切換。采用抗振動探頭,有效消除外界振動影響。
一體化渦街流量計便是依據(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適應能力,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況體積流量和質量流量,是節(jié)流式流量計的理想替代產品。 在實際應用中,往往大流量遠低于儀表的上限值,隨著負荷的變化,小流量又往往會低于儀表的下限值,儀表并非工作在它的佳工作段,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,其結構尺寸小,僅為工藝管內徑的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。
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的溫度和壓力,從而顯示氣體的標況體積流量。
二、一體化渦街流量計的工作原理:
在流體中設置三角柱型旋渦發(fā)生體,則從旋渦發(fā)生體兩側交替地產生有規(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。
設旋渦的發(fā)生頻率為f,被測介質平均流速為 ,旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,表體通徑為D,即可得到以下關系式:
f=SrU1/d=SrU/md (1)
式中U1--旋渦發(fā)生體兩側平均流速,m/s;Sr--斯特勞哈爾數(shù);m--旋渦發(fā)生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比管道內體積流量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)/m(P/m3)。K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關外,還與斯特勞哈爾數(shù)有關。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,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)的關系圖。在ReD=2×104~7×106范圍內,Sr可視為常數(shù),這是儀表正常工作范圍。當測量氣體流量時,VSF的流量計算式為(4)圖2 斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關系曲線式中 qVn,qV--分別為標準狀態(tài)下(0oC或20oC,101.325kPa)和工況下的體積流量,m3/h; Pn,P--分別為標準狀態(tài)下和工況下的壓力,PaTn,T--分別為標準狀態(tài)下和工況下的熱力學溫度,K;Zn,Z--分別為標準狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
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)范圍內僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量,這時流量計的輸出信號應同時監(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。
三、一體化渦街流量計技術參數(shù)與測量范圍
◆測量介質: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;
◆測量精度1.0級? 1.5級;
◆被測介質溫度: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℃;
◆材質不銹鋼, 鋁合金;
◆電源DC24V或鋰電池3.6V。
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