煙道氣流量計

隨著渦街流量計測量技術的是趨成熟,，渦街流量計在冶金,、化工,能源等行業(yè)的流量計量中得到了愈來愈廣泛的應用，對于使用壓縮空氣比較多的企業(yè),，優(yōu)先推薦渦街流量計,，因為渦街流量計量程大，測量精度高（1.5級,，1.0級）,，電池供電（電池壽命1年）安全性高，安裝和維護簡單方便,。為企業(yè)成本核算和科學的能源管理提供了準確依據(jù),。這些優(yōu)點正是與孔板流量計（差壓式）無法達到的。但是渦街流量計不足之處為對流場規(guī)則性要求較高,，需有較長直管段,，對管道機械振動敏感，不宜使用于強振動和磁場干擾大的場所,。

一,、煙道氣流量計簡介：

煙道氣流量計是一種測量封閉管道中氣體介質(zhì)流量的速度式儀表、適用于天然氣及其他工業(yè)領域中的氣體量精確測量,。由于其體積小,、精度高、重復性好,、特別適用于貿(mào)易結(jié)算計量,。在它的計數(shù)器上顯示的是現(xiàn)場管道當中的、工作溫度和工作壓力下流過的氣體的體積量,，即未修正流量,，單位m³。也可以顯示成標準氣壓下的流量（20℃,，101.325kpa）的體積量（Nm³）,。

二、煙道氣流量計工作原理：

當流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發(fā)生器后,，流體被迫繞著發(fā)生體軸劇烈旋轉(zhuǎn),，形成旋渦。當流體進入擴散段時,，旋渦流受到回流的作用,，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進動現(xiàn)象。該進動頻率與流量大小成正比,，不受流體物理性質(zhì)和密度的影響,。檢測元件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進動頻率，就知道了流量,。而且能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度,。流量計算式為：

K=f/q

式中：K ——流量儀表系數(shù)l/m³

f——旋渦頻率 Hz

q——體積流量m³/s

流量計的儀表系數(shù)在一定的結(jié)構(gòu)參數(shù)和規(guī)定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)與流體的溫度、壓力,、組分和物性（密度,、粘度）無關。

流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換顯示儀組成,。

1,、傳感器包括旋渦發(fā)生器、檢測元件,、整流器和殼體,。

旋渦發(fā)生器由特定螺旋形葉片組成，它固定在殼體收縮段前端,，強迫流體產(chǎn)生強烈的旋渦流,。

檢測元件安裝在靠近擴張管的喉部，用熱敏,、壓電,、應變、電容或光纖等檢測元件可測出旋渦進動的頻率信號,。

整流器固定在流量計表體出口,，其作用是消除旋渦流，以減小下游流態(tài)對儀表測量的影響,。

殼體設計成一定形狀的流道,，使旋渦形成，固定和保護安裝在內(nèi)部的零部件,，并通過法蘭與管道相連接,。

2,、轉(zhuǎn)換顯示儀

由壓電傳感器檢測到的微弱電壓信號經(jīng)過放大,、濾波、整形后,，變成頻率與流量成正比的脈沖信號,，然后由顯示儀計數(shù)顯示。顯示儀配有外輸接口,，輸出各種信號,。對測量的氣體介質(zhì)可進行溫度和壓力的補償，轉(zhuǎn)換為標準狀況下的體積流量，并顯示,。

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(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門渦街,，如圖(一)所示,。

在漩渦發(fā)生體中裝入電容檢測探頭或壓電檢測探頭及相應匹配電路，即可構(gòu)成電容檢測式渦街流量/傳感器或壓電檢測式渦街流量傳感器,。

圖(一)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(zhì)來流的平均速度為V,，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,，表體通徑為D，根據(jù)卡曼渦街原理,，有如下關系式: 式一

圖（二）在曲線表中St＝0.17的平直部分,，漩渦的釋放頻率與流速成正比,即為渦街流量傳感器測量范圍度。只要檢測出頻率f就可以求得管內(nèi)流體的流速,，由流速V求出體積流量,，式二。

三,、煙道氣流量計選型指南：

A、壓電式法蘭卡裝型渦街流量計VN沼氣流量計連接方式：法蘭卡裝式（表體不帶法蘭）或法蘭連接式（表體本身帶法蘭）,。一般建議選用法蘭卡裝式,，因為其結(jié)構(gòu)緊湊，價格低,，而且供貨周期短,。

B、電容式法蘭連接型渦街流量計VN沼氣流量計結(jié)構(gòu)類型：一體型結(jié)構(gòu)和分體型結(jié)構(gòu),。一般采用一體型結(jié)構(gòu),，只有在特殊場合下采用分體型結(jié)構(gòu)（如：介質(zhì)溫度高時、環(huán)境溫度或濕度高時,、帶現(xiàn)場顯示為讀數(shù)方便時）,。

C、高溫高壓式法蘭連接型渦街流量VN沼氣流量計顯示方法：無現(xiàn)場顯示,、帶現(xiàn)場顯示和只帶現(xiàn)場顯示?，F(xiàn)場顯示是指在表頭上裝有液晶顯示電路，可顯示累積流量,、瞬時流量等參數(shù),。

D,、壓電式管道開口插入型渦街流量計VN沼氣流量計信號輸出方式：脈沖信號輸出和4～20mA標準電流信號輸出。一般情況下建議采用脈沖信號輸出,，因為脈沖信號直接與旋渦脫落頻率相對應,，不需轉(zhuǎn)換，具有zui高的累計精度,；同時,，脈沖信號傳輸效果較好。標準電流信號輸出一般用于與終端或控制系統(tǒng)組成流量測量系統(tǒng),。

E,、.電容式法蘭連接型渦街流量計VN沼氣流量計防爆形式：非防爆型和本安防爆型。如果被測介質(zhì)是易燃易爆物質(zhì)或測量環(huán)境存在易燃易爆物質(zhì),，應選用防爆型,。

選型參數(shù)表：

四,、煙道氣流量計特點：

1．結(jié)構(gòu)簡單而牢固,，無可動部件，可靠性高,，長期運行十分可靠 ,。 

2．安裝簡單，維護十分方便,。

3．檢測傳感器不直接接觸被測介質(zhì),，性能穩(wěn)定，壽命長,。

4．輸出是與流量成正比的脈沖信號,，無零點飄移,，精度高,。 

5．測量范圍寬，量程比可達1：10。 

6．壓力損失較小,，運行費用低,，更具節(jié)能意義。 

7．在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi),，輸出信號頻率不受流體物理性質(zhì)和組分變化的影響,，儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關，測量流體體積流量時無需補償,，調(diào)換配件后一般無需重新標定儀表系數(shù),。 

8．應用范圍廣。

五,、煙道氣流量計應用領域：

六,、煙道氣通徑選擇及壓力損失表：

1,、蒸汽流量計通徑選擇：
流量計的通徑可根據(jù)zui大使用流量Qv來選擇。為了獲得盡可能寬的流量測量范圍,，正常使用流量應不小于流量計額定zui大流量的1/2,。為保證流量計的準確度，雷諾數(shù)范圍應在2×104～7×106內(nèi),。 選擇流量計通徑時,，應將已知標準狀態(tài)（1大氣壓,，0℃）下的流量換算為工況狀態(tài)下的流量，以便從表（1.2）中選用適當?shù)牧髁坑嫛?br />①將標準狀態(tài)下的密度ρN換算成工況下密度ρ,。

②求出工況下的流量Qv：a)由標準狀態(tài)體積流量求出Qv：
a.由標準狀態(tài)體積流量求出Qv：

③動態(tài)粘度η與運動粘度的換算：η=μρ
④雷諾數(shù)：

以上式中：
ρ—工況下密度（kg/m3）
ρN—標準狀態(tài)下密度（kg/m3）
P— 工況下壓力（MPa）
T— 工況溫度（℃）
Qv—工況體積流量（m3/h）
QN—標準狀態(tài)下體積流量（Nm3/h）
Qm—質(zhì)量流量（kg/h）
η—動態(tài)粘度（Pa?S）
RD—雷諾數(shù)
D—流量計管徑或插入探頭直徑（mm）

表1 不同通徑下流量計液體,、氣體zui大流量及所對應的zui大頻率

注：1、液體zui小流量可從圖1查找,，氣體和過熱蒸汽可從圖2查找,。
2、對于插入式流量計而言,，管徑從200～2500mm其zui大流量可按流速（液體9m/s,，氣體75m/s）計算。其zui小流速可通過表1,、表2,、圖1、圖2,、DN50zui小流量來計算,，再得出某管徑下zui小流量。

2,、壓力損失：
水在流速7m/s時為0.054Mpa,，大氣壓下的空氣在流速75m/s時為830H2O，壓力損失由下式計算,。

△Ρ＝1.1×10-6×ρ?V2
式中：△Ρ——壓力損失（Mpa）
ρ——流體密度（kg/m3）
V——流速（m/s）
表2 常用氣體介質(zhì)的標準狀態(tài)密度

飽和蒸汽實例
試確定DN50流量計用于7bar飽和蒸汽的量程范圍,。由表3可查得：DN50 7bar量程范圍是84-1835kg/h 還可得到以下信息：飽和蒸汽溫度165℃，密度3.67kg/m3,。

液體zui小流量（線性）

圖1  液體zui小流量與運動粘度的關系

氣體/過熱蒸汽zui小流量

例2：已知蒸氣流量為4600Nm3/h,工作壓力0.7Mpa,工作溫度為40℃,，選擇流量計通經(jīng)。
解：①將標準流量變?yōu)楣r流量

求工作條件下的密度
首先查表2,，得知標準狀態(tài)下氮氣密度1.25kg/Nm3

②通過表1和圖2可知
φ80 流量計的測量范圍  40~1375m3/h
φ100 流量計的測量范圍  70~2120m3/h
φ80 流量計的測量范圍  200~4771m3/h
根據(jù)選型原則常用流量不小于額定zui大流量的1/2,。所以應選φ80流量計。
當選擇的流量計管徑比實際工作管徑小時,，應采用變徑管以保證準確測量,。見圖3

圖3  變徑管的直管段要求

七、煙道氣流量計技術參數(shù)：

八、煙道氣流量計外形及安裝尺寸：

當介質(zhì)溫度大于100℃時,，下表中H加高200mm,。
1、管接頭式：

2,、無法蘭式：

表1

注：①以上參數(shù)僅適用于法蘭夾持式2.5MPa以下壓力規(guī)格的渦街流量計,。
②安裝法蘭為法蘭，出廠時已配備,，安裝法蘭的標準為企業(yè)標準,，推薦使用。
說明：
①以上尺寸僅供設計選型時參考,，實際尺寸以出廠或定貨時確認為準,。
②常用無縫鋼管直徑為公制鋼管直徑，如采用英制鋼管,，需在定貨時注明,。
③管道對焊式、螺紋連接式,、卡箍連接式,、固定插入式、球閥插入式的結(jié)構(gòu)外形尺寸,，以及高溫型,、超低溫型的外形尺寸以出廠或定貨時確認為準。
④流量計安裝法蘭采用企業(yè)標準或國家標準GB/T9119-2000,，也可根據(jù)用戶需要采用國家其他部門或行業(yè)標準,，或采用其他國家標準（美標、德標,、日標等）,，如需特殊標準請在定貨時注明,。
 

3、法蘭式：

表2

注：①以上參數(shù)僅適用于法蘭連接式1.6MPa以下壓力規(guī)格的渦街流量計,。
②儀表長度為標準型尺寸,，帶一體化溫壓補償型儀表長度相應加長50mm。
③法蘭連接式渦街流量計出廠時不配帶管道法蘭和螺栓,，用戶需另行購買,，連接法蘭的標準為GB/T9119-2000突面板式平焊鋼制管法蘭。

4,、插入式：
表3 L2和G2為配球閥時桿長及重量

九,、煙道氣流量計安裝須知：

儀表的正確安裝是保障儀表正常運行的重要環(huán)節(jié)，若安裝不當,，輕則影響儀表的使用精度,，重則會影響儀表的使用壽命，甚至會損壞儀表,。

環(huán)境要求：

盡可能避開強電設備,、高頻設備、強開關電源設備,。儀表的供電電源盡可能與這些設備分離,。

避開高溫熱源和輻射源的直接影響。若必須安裝,，須有隔熱通風措施,。

避開高濕環(huán)境和強腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝,，須有通風措施,。

渦街流量儀表應盡量避免安裝在振動較強的管道上。若必須安裝,，須在其上下游2D處加設管道緊固裝置,，并加防振墊，加強抗振效果,。

儀表安裝在室內(nèi),，安裝在室外應注意防水，特別注意在電氣接口處應將電纜線彎成U形,，避免水順著電纜線進入放大器殼內(nèi),。

儀表安裝點周圍應該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護,。

儀表管道安裝要求：

渦街流量儀表對安裝點的上下游直管段有一定要求,，否則會影響介質(zhì)在管道中的流場，影響儀表的測量精度。儀表的上下游直管段長度要求見圖(三)  DN為儀表公稱口徑  單位:mm

注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游,而應安裝在渦街流量儀表的下游10D處,。

售后服務承諾書：

1,、經(jīng)我公司所銷售的儀表系列產(chǎn)品，確保兩年內(nèi)提供同等價位的產(chǎn)品及    備品備件的銷售,并按需方要求免費提供相應的,。
2,、我公司所提供的產(chǎn)品在一年內(nèi)如出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題（易損件或輔件除    外）一律負責免費維修，并免費提供及需方的員工技能培      訓,。
3,、因我公司所提供的產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，經(jīng)我公司技術部門核實,公司將    派遣專業(yè)的技術人員趕赴現(xiàn)場處理問題至客戶滿意,。

4,，我們公司的服務宗旨是：誠信做事,，誠信做人,！讓客戶滿意，放心,，    省心,！