氮氣流量計

 金湖奧科儀表有限公司

  ： 柏

主要用于工業(yè)管道介質流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質。其特點是壓力損失小,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。無可動機械零件，因此可靠性高,維護量小。儀表參數(shù)能*穩(wěn)定。渦街流量計采用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內工作。有模擬標準信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較*、理想的流量儀表。應力式渦街流量計是一種采用壓電晶體作為檢測元件，輸出與流量成正比的標準信號的流量儀表。該儀表可以直接與智能流量積算儀配套使用，也可以與計算機及集散系統(tǒng)配套使用，對不同介質的流量參數(shù)進行測量。該儀表根據(jù)流體渦街的檢測原理，其檢測渦街的壓電晶體不與介質接觸，儀表具有結構簡單、通用性好和穩(wěn)定性高的特點.

根據(jù)渦街流量計的結構特點，分類為一體式氮氣流量計和分體式氮氣流量計兩種。

一體式流量計是集流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和顯示儀于一體的流量計，具有智能溫度、壓力補償功能，自帶3.6V高能電池或24VDC（通常在需要脈沖信號輸出、二線制4～20mADC輸出或RS485通訊時采用）供電，就地液晶顯示介質溫度（℃）、工作壓力（MPa）、瞬時標況體積流量（Nm3/h）和累計標況體積流量（Nm3）。

分體式流量計由流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和智能流量顯示積算儀四部分組成，具有智能溫度、壓力補償功能，由智能流量顯示積算儀遠程顯示介質溫度（℃）、工作壓力（MPa）、瞬時標況體積流量（Nm3/h）和累計標況體積流量（Nm3）。

當只要求測量工況體積流量時（我們將其定義為簡配型，通常適用于介質溫度和工作壓力基本恒定的場合），無論是一體式還是分體式，均不具有智能溫度、壓力補償功能，也無溫度傳感器和壓力傳感器的配置，此時只顯示瞬時工況體積流量（m3/h）和累計工況體積流量（m3）。

AK-LUGB系列智能渦街流量計（（氮氣流量計）,主要用于工業(yè)管道介質流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質。其特點是壓力損失小,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。無可動機械零件，因此可靠性高,維護量小。儀表參數(shù)能*穩(wěn)定。本儀表采用壓電應力式傳感器,可靠性高,有模擬標準信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較*、理想的流量儀表。

測量原理： 

                   
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 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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 　　　　　　　　　　　　　　　　

K=f/qv=[πD²md/4Sr]^-1 　　　　　　　　　　　　　　　　

式中 K--流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m³（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。由圖可見，在Re_D=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

     圖2 斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關系曲線

式中 q_Vn，q_V--分別為標準狀態(tài)下（0^oC或20^oC，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，Pa；
　　 Tn，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)。

產品優(yōu)勢：
▲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、無空洞縫隙設計，產品無磨損、耐臟污，無需機械維修，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。
▲穩(wěn)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。
▲采用抗振探頭，有效消除外界振動影響。
▲電路采用表面貼裝工藝，結構緊湊，可靠性高。
▲采用分體式信號轉換器，電纜zui長10米。
▲量程比寬達20:1。
▲整體結構設計合理，動態(tài)測量范圍寬，壓力損失小。
▲分體式渦街流量計采用不銹鋼材質，可適用于腐蝕性介質的測量。
▲現(xiàn)場液晶顯示，脈沖、4-20mA輸出或485通訊，可與工業(yè)自動化系統(tǒng)連接。

   氮氣流量計便是依據(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。
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，智能流量積算儀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 　　　　　　　　　　　　　　　                 

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 　　　　　　　　　　　　　　　　
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 　　　　　　　　　　　　　　　　
式中 K--流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關外，無紙記錄儀還與斯特勞哈爾數(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。由圖可見，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，Pa；
Tn，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，智能隔離器流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。
　　
為提高氮氣流量計的耐高溫及抗振動性能，我公司新近開發(fā)出了改進型渦街流量傳感器，因其*的結構和選材使該傳感器可在高溫（350℃）、強振動（≤1g）的惡劣工況下使用。
在實際應用中，往往zui大流量遠低于儀表的上限值，隨著負荷的變化，zui小流量又往往會低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的*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，智能隔離器節(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。
◆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
正常測量流量范圍液體、氣體流量測量范圍見表2；蒸氣流量范圍見表3
◆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
◆防爆等級本安型iaIIbT3-T6
防護等級IP65
產品選型

產品尺寸選型：

流量計的zui大優(yōu)點是抗振性能特別好，無零點漂移，可靠性高。

    通過長時間對渦街流量計進行的大量波形分析和頻譜分析，中控設計出了*的探頭形狀、壁厚，高度、探頭桿直徑及與之相配套的壓電晶體，采用*的數(shù)控車床進行加工，確保加工的同軸度和光潔度等技術參數(shù)，配合特殊的工藝處理，從而zui大限度的克服渦街流量計存在的固有自振蕩頻率對信號的影響這個通病。這是中控公司在制作渦街流量計方面的技術*優(yōu)勢，使得中控公司出廠的渦街流量計具有量好的抗振動能力。
    ②FFM63系列智能渦街流量計的傳感器的通用性很強，從而使傳感器具有良好的互換性采用*數(shù)控設備加工傳感器的表體和旋渦發(fā)生體等，確保加工精度，從而使零部件（特別是旋渦發(fā)生體）的通用性強，從而真正做到不會因零部件的更換而影響傳感器的重復性和精度；能產生強大而穩(wěn)定的渦街信號。
    ③結構簡單牢固，無可動部件，可靠性高，使用維護方便。
    ④檢測元件不與介質接觸，性能穩(wěn)定，使用壽命長
    傳感器采用檢測探頭與旋渦發(fā)生體分開安裝，安全柵而且耐高溫的壓電晶體密封在檢測探頭內，不與被測介質接觸，所以FFM63系列渦街流量計具有結構簡單、通用性好和穩(wěn)定性高的特點。
    ⑤輸出與流量成正比的脈沖信號或模擬信號，無零點漂移，精度高，方便與計算機聯(lián)網(wǎng)
    ⑥測量范圍寬，量程比可達1：10
    ⑦渦街流量計測量體積流量時不需補償，渦街輸出的信號實際上是與流速成線性關系的，也就是與體積流量成正比。壓力和溫度補償?shù)哪康氖菫榱说玫搅黧w的密度，乘以體積流量就得到質量流量，雙金屬溫度計若測量氣體的體積流量就不需要補償了。
    ⑧壓力損失小。
    用口徑DN50的渦街流量計測量可燃氣體的流量，若管道內的zui大流量Qmax ＝200m3/h時，傳感器的壓力損失是：△P ＝1.08×10-6 ρv2（kPa）= 0.605 KPa
    ⑨在一定的雷諾數(shù)范圍內，流量特性不受流體壓力、溫度、黏度、密度、成分的影響，僅是與旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關。
    ⑩應用范圍廣，蒸汽、氣體、液體流量均可測量。
渦街流量計的技術參數(shù)
●測量流體：飽和蒸汽、過熱蒸汽、氣體、液體（避免多相流）
●測量準確度及重復性：

●測量范圍

●額定壓力：1.6MPa、2.5MPa、6.3MPa
●流體溫度：-40℃～250℃（普通型），100℃～350℃（普通型）
●結構類型：一體型渦街流量計
●結構材質

●工作電源

 ●輸出信號：脈沖輸出、4～20mA 電流輸出，RS485通訊等三種輸出可供選擇
●電氣接口：M20*1.5
●防護等級：IP65
●表體處理：傳感器表體采用不銹鋼噴砂，放大器外殼采用噴塑。
●環(huán)境溫度：-35℃～60℃（無LCD）、-5℃～60℃（帶LCD）
●相對濕度：5%～95℃
安裝示意圖

的安裝要求
流量計有許多種結構形式，安裝、維修人員需要了解所裝儀表的具體結構、特點以及流量信號的轉換，了解信號傳輸過程中的各個環(huán)節(jié)，按產品說明書進行安裝，以確保流量計的精確測量。
1、合理選擇安裝場所和環(huán)境
避開強電力設備，高頻設備，強電源開關設備；避開高溫熱源和輻射源的影響，避開強烈震動場所和強腐蝕環(huán)境等，同時要考慮安裝維修方便。
2、上下游必須有足夠的直管段
若傳感器安裝點的上游有大于>15。漸縮管，則：上游直管段≥15D，下游直管段≥5D

若傳感器安裝點的上游有大于>15。漸擴管，則：上游直管段≥18D，下游直管段≥5D

若傳感器安裝點的上游有90。彎頭或T形接頭，則：上游直管段≥20D，下游直管段≥5D

若傳感器安裝點的上游在同一平面上有二個90。彎頭，則：上游直管段≥25D，下游直管段≥5D

若傳感器安裝點的上游在不同平面上有二個90。彎頭，則：上游直管段≥40D，下游直管段≥5D

調節(jié)閥應安裝在傳感器的下游5D以外處，若必須安裝在傳感器的上游，傳感器上游直管段應不小于50D，下游應有不小于5D。

3、安裝點上下游的配管應與傳感器同心，同軸偏差應不小于0.5DN 
傳感器安裝點的上下游配管的內徑應與傳感器通徑相同，其應滿足下式的要求：
0.98DN≤D≤1.05DN
式中：DN----傳感器通徑；
D----配管內徑。
傳感器與法蘭間的密封墊不能凸入管道內，其內徑可比傳感器通徑略大。

4、管道采取減振動措施
傳感器盡量避免安裝在振動較強的管道上，特別是橫向振動。若不得已要安裝時，必須采取減振措施，在傳感器的上下游2D處分別設置管道緊固裝置，并加防振墊。

．在水平管道上安裝是流量傳感器zui常用的安裝方式。
測量氣體流量時，若被測氣體中含有少量的液體，傳感器應安裝在管線的較高處。

測量液體流量時，若被測液體中含有少量的氣體，傳感器應安裝在管線的較低處。

6．傳感器在垂直管道的安裝
測量氣體流量時，傳感器可以安裝在垂直管道上，流向不限。若被測氣體中含有少量的液體，氣體流向應由下向上。
測量液體流量時，液體流向應由下向上：這樣不會將液體重量額外附加在探頭上。

7、傳感器在水平管道的側裝
無論測量何種流體，傳感器可以在水平管道上側裝，特別是測量過熱蒸汽，飽和蒸汽和低溫液體，若條件允許采用側裝，這樣流體的溫度對放大器的影響較小。

8．傳感器在水平管道的倒裝
一般情況下不*用此安裝方法。此安裝方法不適用于測量一般氣體、過熱蒸汽?？捎糜跍y量飽和蒸汽，適用于測量高溫液體或需經常清洗管道的情況。

9．傳感器在有保溫層管道上的安裝
測量高溫蒸汽時，保溫層zui多不能超過支架高度的三分之一。

10．測壓點和測溫點的選擇
根據(jù)測量的需要，需在傳感器附近測量壓力和溫度時，測壓點應在傳感器下游的3-5D處，測溫點應在傳感器下游的6-8D處。

渦街流量計的正確接線

一般原則：在易受電噪聲干擾的場所，使用屏蔽電纜。屏蔽層應可靠的接在放大器的接地螺絲上或在控制室接工作接地。在高溫或低溫環(huán)境中或者是現(xiàn)場空氣中含有油、溶劑或其他腐蝕性氣體時，要采用適合于這種特殊場合的的屏蔽電纜。
頻率信號輸出的接線
輸出頻率信號的流量計與其它設備之間采用三線制傳輸，供電電源為24VDC±10%（或12VDC），輸出回路的zui小負載電阻為10KΩ，zui大電容為0.2UF。

4-20mA信號輸出的接線
輸出4-20mA信號的渦街流量計與其它設備之間采用二線制傳輸，供電電源為24VDC±10%，輸出回路的zui大負載電阻為600Ω。（包括電纜線的電阻）

渦街流量計的結構種類及安裝現(xiàn)場：