蒸汽渦街流量計
發布日期:2017-12-06
蒸汽渦街流量計
  蒸汽渦街流量計主要用於工業管道中蒸汽介質流體的流量測量,蒸汽渦街流量計特點是壓力損失小,量程範圍大,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、粘度等參數的影響。
天发国际簡介
 蒸汽流量計廣泛應用於各行業的蒸汽、氣體和液體流量的計量。
 蒸汽流量計的專利技術解決了所應用的同類天发国际檢測探頭體直接與被測介質接觸。測量介質溫度不高以及維修不方便等問題。
 該蒸汽流量傳感器同時具備寬量程(K)型傳感器所有的專利技術、工藝和特點。特別適用於高溫流體介質以及常溫流體工況下不能停工停產斷流維修的場合下使用。極大地拓展了蒸汽流量計的應用範圍。
該渦街式蒸汽流量計嚴格執行國家行業標準(JB/T9279-1999)和計量檢定規程(JJG198-94),為當前的工業計量、能源管理和工程設計提供了一種符合我國專業標準的最新型渦街式蒸汽流量計流量儀表。
工作特點
1、被測介質溫度範圍寬;
2、常溫流體工況下該蒸汽流量傳感器不斷流可在線維修。
3、結構簡單牢固,無運動磨損部件,使用壽命長;
4、渦街式蒸汽流量計測量精度高,阻力損失小;
5、安裝方便,維修量小;
6、蒸汽流量計可遠距離傳輸流量信號,實現集中管理。

技能參數
1、精確度:液體1.0級、氣體1.5級(標準流量範圍內);
2、重複性:0.2%、0.3%;
3、公稱通徑:DN50mm~DN500mm;
4、流量範圍度:a)擴展流量範圍:液體20:1、氣體15:1;b)標準流量範圍:液體10:1、氣體8:1;
5、公稱壓力:2.5MPa;
6、被測介質溫度:-200~+400℃;
7、壓力損失:阻力係數Cd≤2.4;
8、供電電源:12~24V DC;
9、輸出信號:電壓脈衝:低電平≤1V 高電平≥6V;標準電源:4~20mA DC;
10、防爆標誌:iaⅡT6。
工作原理

在蒸汽流體中設置三角柱型旋渦發生體,則從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦,這種旋渦稱為卡門旋渦,旋渦列在旋渦發生體下遊非對稱地排列。
設旋渦的發生頻率為f,被測介質平均流速為 ,旋渦發生體迎流麵寬度為d,表體通徑為D,即可得到以下關係式:
f=SrU1/d=SrU/md  (1)
式中 U1--旋渦發生體兩側平均流速,m/s;
Sr--斯特勞哈爾數;
m--旋渦發生體兩側弓形麵積與管道橫截麵麵積之比
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--流量計的儀表係數,脈衝數/m3(P/m3)。
K除與旋渦發生體、管道的幾何尺寸有關外,還與斯特勞哈爾數有關。斯特勞哈爾數為無量綱參數,它與旋渦發生體形狀及雷諾數有關,圖2所示為圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關係圖。由圖可見,在ReD=2×104~7×106範圍內,Sr可視為常數,這是儀表正常工作範圍。當測量氣體流量時,VSF的流量計算式為(4)
式中 qVn,qV--分別為標準狀態下(0oC或20oC,101.325kPa)和工況下的體積流量,m3/h;
Pn,P--分別為標準狀態下和工況下的絕對壓力,Pa;
Tn,T--分別為標準狀態下和工況下的熱力學溫度,K;
Zn,Z--分別為標準狀態下和工況下氣體壓縮係數。
由上式可見,輸出的脈衝頻率信號不受流體物性和組分變化的影響,即儀表係數在一定雷諾數範圍內僅與旋渦發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。
蒸汽渦街流量計便是依據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,是節流式流量計的理想替代天发国际。
為提高蒸汽渦街流量計的耐高溫及抗振動性能,開發出了改進型渦街流量傳感器,因其獨特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,往往最大流量遠低於儀表的上限值,隨著負荷的變化,最小流量又往往會低於儀表的下限值,儀表並非工作在它的最佳工作段,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,並選用較小口徑的儀表以利於儀表的測量,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。縱斷麵形狀為圓弧的變徑整流器,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,電池供電的就地顯示型蒸汽渦街流量計采用微功耗高新技術,采用鋰電池供電可不間斷運行一年以上,節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並計算出壓力,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,用於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。
 
蒸汽渦街流量計分類
1、按連接方式分類
按渦街流量計與管道的連接方式可以分成法蘭連接型和法蘭夾裝型。這兩種連接形式各有優點。法蘭連接型把儀表和連接法蘭作成一體,安裝方便,但對製造廠來說增加了機械加工量,特別是同的壓力等級,需要鑄造加工耐壓等級不同的法蘭。而法蘭夾裝型渦街流量計,兩端不帶笨重的法蘭,比較輕便。在保證密封麵和機械強度滿足要求的前提下,隻製造無蘭的表體就可以了。用戶使用時,可根據工作壓力不同選用不同壓力等級的法蘭與之連接。 
2、按檢測技術分類 
按檢測技術不同,可以將渦街流量計分成熱敏式渦街流量計、超聲式渦街流量計、電容式渦街流量計、應力式渦街流量計、應變式渦街流量計、磁電(振動體)式渦街流量計、光電與光纖式渦街流量計以及其他檢測技術的渦街流量計。這一分類方法是目前製造廠商和用戶都比較習慣的分類方式,從名稱上就可以體現出渦街流量計的不同特點。
3、按使用目的分類
按使用目的不同、還可以將渦街流量計分成防爆型渦街流量計、高溫型渦街流量計、極低溫型渦街流量計、耐腐型渦街流量計、插入型渦街流量計以及質量型渦街流量計。 
4、按結構形式分類
按結構形式可以將渦街流量計分成一體型和遠傳型。其中:一體型渦街流量計:把傳感器與轉換器(包括流量計算顯示單元)集中成一體。而遠傳型(或分離型)渦街流量計指的是儀表的傳感器與轉換器分離,適用於特殊工作條件,如高溫型渦街流量計。 
5、按儀表的功能分類
按儀表的功能渦街流量計分成常規型和智能型。其中智能型渦街流量計是近幾年出現的新型流量計。它的出現是傳感器技術、數字技術和通信技術快速發展的體現。

蒸汽渦街流量計廣泛適用於石油、化工、冶金、熱力、紡織、造紙等行業對過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體(氧氣、氮氣氫氣、天然氣、煤氣等) 、水和液體(如:水、汽油、酒精、苯類等)的計量和控製,精度高,在測量流體體積流量時不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響,可靠性高,維護量小,能長期穩定。
蒸汽渦街流量計主要用於各種行業工業管道中大口徑氣體、液體、蒸汽介質流體的流量測量,蒸汽渦街流量計特點是壓力損失小,量程範圍大,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、粘度等參數的影響。無可動機械零件,因此可靠性高,維護量小。蒸汽渦街流量計參數能長期穩定。蒸汽渦街流量計采用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作溫度範圍內工作。有模擬標準信號,也有數字脈衝信號輸出,容易與計算機等數字係統配套使用,是一種比較先進、理想的流量儀表。
蒸汽渦街流量計按國際標準化組織IS07145(在環形截麵封閉管道中的流體流量測定—在截麵一點的速度測量法),采用埋入壓電晶體的渦街測速探頭,插入大口徑工業管道內,將卡門旋渦頻率轉換為與流量成正比的電流或電壓脈衝信號或4~20mADC電流信號蒸汽渦街流量計按國際標準化組織IS07145(在環形截麵封閉管道中的流體流量測定—在截麵一點的速度測量法),采用埋入壓電晶體的渦街測速探頭,插入大口徑工業管道內,將卡門旋渦頻率轉換為與流量成正比的電流或電壓脈衝信號或4~20毫安電流信號。


蒸汽是各生產企業的重要的二次能源之一,有的直接參與化學反應,但多數是用其熱能。企業在談論節能降耗一般會先想到蒸汽。從眼前本單位利益出發,降低生產成本需要降低蒸汽損耗。天发国际儀表有限公司根據多年生產和檢修蒸汽流量計的經驗,就蒸汽流量計在選型、安裝和使用提出以下建議供大家參考:
一、計量器具及流量計的選用
    由於孔板側量技術發展成熟,有相應的國標和國際標準作支持,本身結構簡單、造價低,耐高溫性能和抗振性能好,所以對於大中型管道,如DN200mm以上管道,多是采用孔板差壓式流量計,尤其是高壓過熱蒸汽,全部是采用孔板差壓式流量計。對於中小管道,一般在DNl00以下,除了孔板差壓式以外,渦街流量計使用數量越來越多。而對於更小的用戶,管徑在Dg50mm以下的,多為渦街流量計和分流旋翼式流量計。
二、蒸汽的密度補償要科學準確
    為了正確計量蒸汽的質量流量,必須考慮蒸汽壓力和溫度的變化,通過流量積算儀對蒸汽密度進行補償。測量蒸汽溫度的鉑電阻一定要規範安裝:測溫鉑熱電阻插入管道中心位置、鉑熱電阻安裝在流量計下遊的5倍管徑處、安裝鉑熱電阻的管道位置采取保溫措施等,確保測得的溫度數值準確。在蒸汽壓力的測量中一定要注意,如果采用引壓管引壓,必須進行零點遷移(因為引壓管內冷凝水的重力作用會使壓力變送器測量到的壓力與實際壓力之間出現一定的差值,引起密度補償的誤差),也可在流量積算儀內進行修正。壓力變送器安裝在蒸汽流量計下遊的4倍管徑處,壓力變送器前的閥門、密封墊應完好暢通,以保證蒸汽壓力的準確測量。如果采用設定壓力、溫度進行補償,所設定的數值應力求接近實際,否則誤差很大,一般不建議采用。
    在流量積算儀中要正確設定蒸汽流量計的運行狀態,這對蒸汽費用的正確計算至關重要。對於蒸汽狀態不好明確判斷的使用場合,建議采用智能型流量積算儀,配合鉑電阻、壓力變送器進行溫度、壓力補償,這樣所計量的蒸汽質量流量最準確。
三、保證流量計上下遊有足夠的直管段
    對於傳統的渦街流量計,其前後安裝直管段要求一般分別為20倍管徑和5倍管徑(這是流量計的前麵無閥門等障礙物的技術要求;有障礙物還要增加直管段)。如果上下遊直管段不夠,就會導致管道內蒸汽流動未充分發展,在流速分布剖麵發生畸變。用戶可通過在蒸汽流量計前安裝流動調整器或增加直管段來調整管道的流速分布,使蒸汽流量計處的流體為充分發展狀態。對於一些大口徑蒸汽流量計,滿足上下遊直管段的安裝要求更為重要。
四、蒸汽流量計的量程比要合理
    量程比是指一個流量計在能確保給定的準確度範圍內,所能測量的最大流量和最小流量之比。用戶要根據自己的實際使用量選擇流量計,理論上待選蒸汽流量計的量程要完全覆蓋用戶的使用量程。超過流量上限和低於流量下限使用都會造成蒸汽流量計計量的嚴重不準。比如:實際平均流量為5t/h的渦街蒸汽流量計,一般應選擇口徑為150mm的渦街流量計,但是當流量降低到0.3t/h或超過15t/h時,流量計就會出現嚴重計量失準。
五、避免測量現場存在振動和電磁幹擾
    蒸汽計量中應用最多的渦街流量計受設計原理的影響,對機械振動比較敏感,計量結果易受振動幹擾,應對蒸汽流量計前後管段作可靠的支撐設計,加裝振動緩衝部件,如管道振動不可避免,應選用抗幹擾能力相對強的蒸汽流量計(如氣體超聲波流量計、智能式渦街流量計、差壓式流量計等)。如果蒸汽流量計現場存在振動幹擾,就會對在用的渦街蒸汽流量計產生低頻率的脈衝信號影響,蒸汽流量計就會將這些脈衝作為流量信號傳遞給流量積算儀,形成累計流量,導致部分渦街蒸汽流量計在一段時間不用蒸汽的情況下仍然會有一定量的數值累計。這就是“不用汽而流量計走字”的原因,因此蒸汽用戶在不用蒸汽的情況下,也要與供汽單位共同記好表底,防止蒸汽流量計“空跑”。
六、定期依法檢定很重要
    強製檢定的計量器具和能源計量器具應定期檢定,凡經檢定不符合要求的計量器具一律不準使用。蒸汽流量計必須定期檢定,這是保證蒸汽流量正確計量的前提。因此,廣大用戶每年都要將使用的蒸汽流量計等送到當地法定計量技術機構進行計量檢定。如果蒸汽流量計檢定合格,而實際使用卻感覺“計量不準”,這時用戶就要從儀表是否正確安裝、選型、儀表運行狀態設置、外界幹擾、蒸汽的實際狀態是否有變化等方麵尋找解決問題的方法。
 

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