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渦街流量計調試

高溫氣體渦街流量計-江蘇銳派儀表有限公司

高溫氣體渦街流量計

概述:

LUB型渦街流量計有普通型、高溫型和就地顯示型三種。

LUB型渦街流量計是根據卡門渦街原理，利用應力檢測方式，以壓電晶體作為敏感元件，并使檢測部件與旋渦發生體分離的一種新型流體振蕩型流量傳感器。

該傳感器具有無運動零部件、測量范圍度大、介質適用性廣、測量精度高、檢定周期長、傳輸信號距離遠、壓力損失小、結構簡單、運行可靠、使用壽命長、安裝維護方便等許多顯著優點。可廣泛地應用于石油化工、冶金機械、供熱供電、醫藥科研等各行業的各種氣體、液體、蒸汽等單相流體的工藝計量和節能管理。

渦街流量計是根據“卡門渦街”原理研制成的一種流體振動型流量儀表，基本原理是當流體遇到非流線體時，在非流線體兩側會交替產生旋渦。

 

1、基本原理見圖一

圖一  St與Re的關系

旋渦的分離頻率，在一定的柱形下與流速成線性比例關系，基本函數關系如下：

    

    式中    

f：旋渦分離頻率，HZ

    St：斯特勞哈爾數，不同的柱形St不同，在一定柱形下，在一定流量內St基本不變，無量綱

    V：流體在管道中平均流速，m/s

D：管道直徑，m

d：旋渦發生體迎流面寬度，m

由上式可見，通過測量旋渦的分離頻率，便可知流體的流速和瞬時量，斯特勞哈爾數St是通過試驗確定的無量綱的常數，一段時間內輸出的頻率脈沖數與流體的體積之比稱為儀表系數，基本公式演變如下：

    

式中       Q：一段時間內體積量，m3

              S：管道的截面積，m2

     T：一段時間單位，秒

一段時間內旋渦產生的數量N = f · T

儀表系數K值由式K=N/Q得出,單位: n/ m3

LUB系列渦街計采用的壓電晶體檢測旋渦分離的頻率。旋渦在柱體后部兩側交替分離，產生壓力脈動。安裝在柱體后面的壓電檢測體感受到渦街的交變力時，產生交變的電荷信號。交變的電荷信號，經電荷放大器處理后，以電壓頻率信號輸出（傳感器）或進一步變成與流量成線性比例的4～20 mA直流標準信號輸出（變送器）。

2、電荷檢測放大器工作原理

檢測放大器的作用是將傳感器探頭產生的交變信號，經電荷放大器進行電荷/電壓轉換，經高通濾波電壓放大，低通濾波整形后，輸出頻率脈沖信號。電路原理框圖見圖二

圖二

 

主要技術特性:

2.1精度等級：1.0；1.5；2.5

2.2重復性誤差%：≤1/3準確度等級值

2.3壓力損失系數： Cd ≤2.4

2.4測量范圍度：8:1～40:1

2.5公稱壓力（MPa）：1.0；1.6；2.5；（2.5以上訂貨時注明）

2.6測量介質溫度（℃）：—40～200；280；350；450

2.7供電電源：12～24V DC;3.6V DC

2.8輸出信號：

2.8.1電壓脈沖：低電平≤0.5V，高電平≥5V

2.8.2標準信號：電壓信號：0～5V，1～5V

電流信號：0～10mA，4～20mA

2.9使用環境條件：

2.9.1溫度：—40～55℃

2.9.2相對濕度：5～90%

2.9.3大氣壓力：86～106kPa

2.10流量測量范圍（見表一）

公稱 通徑	液體（m3/h）		氣體（m3/h）
	標準范圍	可測范圍	標準范圍	可測范圍
12.5	0.25~1.2		2.5~12
15	0.66~4		4.1~25
20	1～8	0.4～10	5～60
25	1.5～12	0.6～16	10～120
32	2～20	1～25	16.6～200	10～200
40	2.5～30	1～40	25～300	16～300
50	3.3～50	1.5～60	41.6～500	24～500
65	5.3～80	2.5～100	66～800	40～800
80	8～120	4～160	100～1200	64～1200
100	13～200	6.25～250	166～2000	83～2000
125	20～300	10～400	250～3000	133～3000
150	26～400	15～600	333～4000	200～4500
200	53～800	25～1000	666～8000	333～8000
250	80～1200	40～1600	1000～12000	533～12000
300	106～1600	50～2000	1330～16000	666～18000

注：表中所列流量范圍：液體指常溫水；氣體指標準狀況（20℃、101325Pa）下的空氣。

 

規格型號：

3.1規格及標記

3.1.1傳感器公稱通徑標記（見表二）

公稱通徑	15	20	25	32	40	50	65	80	100
標記號	015	020	02	03	04	05	06	08	10
公稱通徑	125	150	200	250	300	350	400	450	500
標記號	12	15	20	25	30	35	40	45	50

3.1.2被測介質標記（見表三）

被測介質	氣  體	液  體	蒸     汽
			T≤350℃	T＞350℃
標 記 號	1	2	3	4

3.1.3連接方式標記（見表四）

連接方式	法蘭連接式	法蘭卡裝式	插入式
標記號	1	2	3

3.1.4其它標記

A：普通型（無標記）           B：防爆型（標記B）

C：標準信號輸出（標記M）     D：現場顯示（標記X）

3.2傳感器型號

3.2.1型號組成及意義

 

3.2.2本傳感器的型號表示法*符合中華人民共和國專業標準《JB/T9249-1999渦街流量傳感器》之規定。

 

結構形式及安裝尺寸:

4.1結構形式

傳感器是有檢測表體與檢測放大器兩大部分及連接這兩部分的連接桿組成。表體及其組成部件和連接桿均由1Cr18Ni9Ti不銹鋼材料制成，具有防腐耐用之優點，內部旋渦發生體與表體之間采用氣體保護自熔焊接，堅固耐用。檢測探頭與旋渦發生體的分離結構，使得難以解決的因導壓孔堵塞而不能工作的現象得到圓滿解決。結構式如圖三所示：

圖三  LUB—2型傳感器外形尺寸圖

4.2安裝及結構尺寸（見圖1與表五）

參數   通徑	D	H	A	B
20,25,32	125	398	95	65
40	145	398	109	75
50	160	401	109	75
65	180	407	117	75
80	195	417	122	80
100	230	429	132	90
125	245	441	146	100
150	280	454	170	120
200	335	479	200	150
250	405	505	214	160
300	460	530	224	170

4.3插入式渦街流量傳感器結構式如圖四所示：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

選型:

5.1渦街流量傳感器的選型至關重要，選型的正確與否對儀表的正確運行影響非常大。因此，必須正確進行選型。

5.2根據被測介質的流通管道通徑大小，參照表一，若被測管道介質的流量范圍在表一所列范圍之內，則選擇與公稱通徑相同的傳感器即可。

5.3若被測管道的流體流量范圍不在表一所列相同通徑流量范圍之內，則應根據管道流體流量范圍選擇與表一所列流量范圍所包容的流量范圍所對應的公稱通徑的傳感器。

圖四                5.4若被測管道流體流量范圍符合5.2、5.3，

但被測介質密度與表一所列參比介質密度差異較大時，則應按下列方法確定其zui小流量。

Qmin=Q0√ρ0/ρ   (m3/h)

式中：Q0—表一中給定的zui小下限流量（m3/h）

ρ0—參比介質的密度（kg/m3）,見表一注。

ρ—被測介質實際工況密度（kg/m3）

Qmin—該通徑傳感器可測量的實際zui小流量，該值應小于管道實際zui小流量（m3/h）

5.5渦街流量傳感器所檢測到的流量均是指工作狀態下的體積流量，當僅知被測介質的質量流量或標準體積流量時，應進行必要的換算，然后再與表一給定的流量范圍相對照。

5.5.1由質量流量換算工況下的體積流量按下式換算：

Qv=Qm/ρ(m3/h)

式中：Qv—工況下的體積流量（m3/h）

Qm—工況下的質量流量（kg/h）

ρ—工況下的介質密度（kg/m3）

5.5.2由標準狀態（20℃，101325Pa）下的體積流量換算為工況下的體積流量，按下式換算：

QV＝	QN(273.15＋t)	(m3/h)
	2696(0.101325＋P)

 

式中：QN—已知的標準狀況下的氣體體積流量（m3/h）

t —工作狀態下氣體的溫度（℃）

          p —工作狀態下氣體的壓力（表壓）（MPa）

QV—工作狀態下的氣體的體積流量

5.6當被測介質為液體時，為了防止氣蝕，應使通過傳感器的介質壓力符合下式要求：

P≥2.6⊿P+1.25PS(Pa)

式中：⊿P—介質通過傳感器的壓力損失（Pa），以下式計算：

⊿P =1.2ρV2(Pa)

式中：ρ—被測介質密度（kg/m3）

V—被測介質平均流速（m/s）

Ps—被測介質工作溫度所對應的飽和蒸汽壓值（Pa）

5.7舉例：

5.7.1某車間由一臺10噸飽和蒸汽鍋爐供汽，供汽壓力為0.8MPa，管道直徑為200mm，試選擇渦街流量傳感器型號。

計算：a.查表知工作狀態下飽和蒸汽密度為：

ρ= 4.664kg/m3

b.管道體積流量為：

Q＝	Qm/ρ	＝	10×103	＝2144(m3/h)
			4.664

c.查表一，公稱直徑為200的傳感器流量范圍為：400~6000m3/h,顯然，選用與管道相同的公稱通徑為200mm的傳感器是適合的。

d.因管道內飽和蒸汽壓力為0.8MPa（表壓），其對應飽和蒸汽濕度為175.35℃，屬中低溫蒸汽（≤200℃），因此可選用LUB-2320型渦街流量傳感器。

5.7.2某空氣站有二臺40m3空壓機，四臺20m3空壓機，其工作壓力均為0.8MPa,為工作現場供壓縮空氣。其供氣壓力亦為0.8MPa（表壓），壓縮空氣濕度為50℃。用氣高峰時，開啟二臺40m3和三臺20m3空壓機，用氣少時，僅開啟一臺40m3或二臺20m3的空壓機，試為該空壓站供氣總管道選擇渦街流量傳感器。

計算：a.工作狀態下zui大氣體體積流量為：

b.工作狀態下zui小氣體體積流量為

    c.查表一可知：工程通徑為80、100、125均滿足該空壓站要求，考慮到管道壓力損失，以選擇125口徑為好。

d.通過上述計算及分析，宜選用LUB-2112型渦街流量傳感器。

安裝:

6.1安裝的環境及條件

6.1.1傳感器可安裝在室內、室外。特殊場合特別訂貨。

6.1.2傳感器在管道上可以沿管道軸線垂直方向上360°任意安裝，可水平、垂直、傾斜安裝。當測量液體時，管道內必須充滿液體，因此垂直或傾斜安裝的傳感器，流體方向必須自下而上。

6.1.3傳感器盡可能安裝在沒有機械振動的管道上。

6.1.4傳感器盡可能遠離磁電干擾場所。

6.1.5傳感器上游側、下游側應留有足夠直管段，因前后差異不同，請按圖五要求安裝。

傳感器上游管道狀況	前直管段長度	后直管段長度
同心管全開閘閥	≥15D	5D
一個90?彎頭	≥20D
同一平面內兩個90?彎頭	≥25D
不同平面內兩個90?彎頭	≥40D
調節閥或半開閥門	≥50D

D為傳感器公稱直徑

6.1.6安裝傳感器時，管道內徑必須與傳感器內徑相同。若不能*相同應采用比傳感器通徑略大的管道，誤差：≤3％DN，且不大于5mm。

圖五 直管段預留示意圖

6.2卡裝式傳感器安裝步驟

在安裝過程中為保證儀表不受損傷，應根據實際情況按如下步驟安裝：

6.2.1按開口尺寸要求在管道上進行開口。

6.2.2將連接上法蘭的整套儀表放入開孔的管道中。

6.2.3對兩片法蘭兩邊實行點焊定位。

6.2.4將傳感器拆下，將法蘭按要求焊接好；并排空、清理。

6.2.5將傳感器裝入焊接好的法蘭中間，放入密封墊，用螺栓連接并擰緊。

6.3插入式傳感器安裝步驟

6.3.1測量頭的插入深度為0.5D，測量頭中心與管道實際軸心的偏離尺寸應不大于0.05D。

6.3.2測量頭的中心線與管道的軸線的夾角不大于5°。

6.3.3按照基座安裝示意圖加工符合圖紙要求的基座，在管道上滿足安裝要求的位置開孔，把基座焊接在管道開孔位置上，且滿足圖六的技術要求。

安裝基座圖:

6.3.4放上密封墊，把傳感器放在基座上，用螺栓將其固定在基座上，注意不能碰傷測量頭。

6.3.5調整測量頭插入的深度，保證其中心在管道中心處并保證其中心線與管道中心線在同一軸線上；可在安裝前調整好測量頭插入的深度，然后直接安裝在基座上。

6.3.6固定好傳感器后，將密封壓蓋壓緊。運行一段時間后，若出現漏汽，再次壓緊密封壓蓋。

6.3.7用手把精調指向桿的方向，使其與流向*，其軸線投影與管道軸線相重合，兩者軸線的夾角不大于5°。

6.3.8調整好方向后，把鎖緊螺母擰緊。

6.3.9技術要求

1.安裝基座插入管道部分不得超過管道內壁；

2.基座在管道上的位置應端正、不偏斜；

3.去毛刺，去焊渣；

4.基座的法蘭平面與管道軸線平行；

5.嚴禁扳動指向桿。

6.4安裝中應注意的事項

安裝中必須按安裝步驟要求進行，防止儀表損壞。同時注意以下方面。

6.4.1當測量的介質（如壓縮空氣、蒸汽等），需對溫度和壓力進行修正，應按取壓點前1～10D，取溫點后3～5D。（如圖七）

法蘭卡裝型外形圖:

6.4.2管道內徑應與傳感器通徑等同，傳感器兩側金屬墊內徑亦應保持與傳感器通徑相同。

6.4.3安裝過程中應避免使傳感器受到沖擊。

6.4.4安裝過程中應使傳感器流向標志與流體方向相同。

 

高溫氣體渦街流量計，渦街流量計調試
和復合型兩種型式，基本型測量單流量信號；復合型可同時實現溫度、壓力、流量的測量。每種型式都有整體、分體結構，以適應不同的安裝環境。具有量程比寬，精度高，安裝維護方便和介質適應性廣等一系列優點。可廣泛應用于石油、化工、冶金、機械、食品、造紙，以及城市管道供熱、供水、煤氣等行業的各種低黏度液體、氣體、蒸汽等單相流體的工藝計量和節能管理。工作原理：是由設計在流場中的旋渦發生體、檢測探頭及相應的電子線路等。

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