DN40煙氣流量計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算機(jī)及集散系統(tǒng)配套使用,，對不同介質(zhì)的流量參數(shù)進(jìn)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(zhì)接觸,，儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、通用性好和穩(wěn)定性高的特點(diǎn).

結(jié)構(gòu)
    渦街流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成,，傳感器包括旋渦發(fā)生體（阻流體）,、檢測元件、儀表表體等,；轉(zhuǎn)換器包括前置放大器,、濾波整形電路,、 D / A 轉(zhuǎn)換電路、輸出接口電路,、端子,、支架、防護(hù)罩等,。近年來智能式流量計(jì)還把微處理器,、顯示通訊及其他功能模塊亦裝在轉(zhuǎn)換器內(nèi)。 
旋渦發(fā)生體是檢測器的主要部件,，它與儀表的流量特性（儀表系數(shù),、線性度、范圍度等）和阻力特性（壓力損失）密切相關(guān),，對它的要求如下： 
① 能控制旋渦在旋渦發(fā)生體軸線方向上同步分離,。 
② 在較寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，有穩(wěn)定的旋渦分離點(diǎn),，保持恒定的斯特勞哈爾數(shù),。 
③ 能產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦街,，信號的信噪比高,。 
④ 形狀和結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化,，以及各種檢測元件的安裝和組合,。 
⑤ 材質(zhì)應(yīng)滿足流體性質(zhì)的要求，即耐腐蝕,、耐磨蝕,、耐溫度變化。
⑥ 固有頻率在渦街信號的頻帶外,。已經(jīng)開發(fā)出形狀繁多的旋渦發(fā)生體

基本原理是卡門渦街原理,即“渦街旋渦分離頻率與流速成正比”,。

流量計(jì)流通本體直徑與儀表的公稱口徑基本相同。如圖一所示,流通本體內(nèi)插入有一個(gè)近似為等腰三角形的柱體,柱體的軸線與被測介質(zhì)流動(dòng)方向垂直,底面迎向流體,，當(dāng)被測介質(zhì)流過柱體時(shí),在柱體兩側(cè)交替產(chǎn)生旋渦,旋渦不斷產(chǎn)生和分離,在柱體下游便形成了交錯(cuò)排列的兩列旋渦,，即“渦街”。理論分析和實(shí)驗(yàn)已證明,旋渦分離的頻率與柱側(cè)介質(zhì)流速成正比,。

f=(sr*V)/d

式中:

ｆ── 柱體側(cè)旋渦分離的頻率(Ｈｚ);

Ｖ── 柱側(cè)流速(ｍ/ｓ);

ｄ── 柱體迎流面寬度(ｍ);

Ｓr ── 斯特勞哈爾數(shù),。是一個(gè)取決于柱體斷面形狀而與流體性質(zhì)和流速大小基本無關(guān)的常數(shù)。

技術(shù)參數(shù)

技術(shù)參數(shù)
環(huán)境溫度: (-40～55)℃ ;
相對濕度: (5～90)% ;
大氣壓力: (86—106)Kpa
公稱通徑: (15～1500)ｍｍ（大于200mm為插入式結(jié)構(gòu)）,；
測量介質(zhì): 液體,、氣體、蒸汽;
公稱壓力: 1.6Mpa 2.5Mpa 4.0Mpa
介質(zhì)溫度: (-40～+350)℃;
精度等級: 0.5級,1.0級1.5級,2.5級;
線性度: ≤±1.5％;
重復(fù)性: ≤0.5％,≤1.0% ;
輸出信號: 電壓脈沖;
(4～20)mA DC（兩線制）;;
供電電源: 電壓脈沖 12V DC或24V DC;
電流型 24V DC
智能電流型 24V DC
智能電池型 3.6V DC
負(fù)載電阻: 負(fù)載電阻不超過350Ω,。
本體材質(zhì): 304不銹鋼
連接方式: (15～300)mm 法蘭卡裝式結(jié)構(gòu)或法蘭聯(lián)接式結(jié)構(gòu);
(200～1500)mm 為插入式結(jié)構(gòu);
保護(hù)等級: IP65, IP67 ;
電纜接口: PG10
防爆類型: 本安型; 隔爆型

DN40煙氣流量計(jì)所謂工業(yè)上的極低溫流體,，一般指在大氣壓下沸點(diǎn)為－50℃以下的流體,。

代表性的極低溫流體有LNG(液化天然氣)、LN2(液氮),、LO2(液氧),、液化乙烯、液氫,、以及這些低溫氣體,，L PG(液化石油氣)不包括在極低溫流體中。

在論述極低溫流體的流量測量方法時(shí),，特別要了解的是在工業(yè)過程中使用這些流體時(shí),，它與常溫或高溫相比有哪些不同?容易發(fā)生什么樣的問題?因此，首先列舉極低溫流體和過程的特征加以說明,。

(1)   容易引起狀態(tài)變化

構(gòu)成極低溫流體的物質(zhì)具有表1,、表2所示的物理常數(shù)。這些流體通常以飽和狀態(tài)儲存在絕熱的儲存容器里,。用泵升壓,、送出，開始過程處理,，并反復(fù)進(jìn)行加壓,、減壓。在此過程中,，飽和狀態(tài)的極低溫流體一會(huì)兒變?yōu)檫^冷狀態(tài),，一會(huì)兒變?yōu)榉序v狀態(tài)，狀態(tài)容易變化,。因此,，配管設(shè)計(jì)和流量計(jì)設(shè)計(jì)需要采取措施。

表1 低沸點(diǎn)物質(zhì)的物理常數(shù)

表2 液化天然氣成分物質(zhì)的物理常數(shù)

(2)有因濃縮而出現(xiàn)的物態(tài)變化

液化天然氣是由表2所示的物質(zhì)而組成的混合物,。由于從外部向儲存容器或配管內(nèi)加熱,，所以，先從甲烷開始蒸發(fā),，發(fā)生稱為濃縮的如圖1所示那樣的成分變化,。液化天然氣的成分物質(zhì)甲烷、乙烷,、丙烷,、丁烷的液態(tài)密度如圖2所示。由于濃縮,，液化天然氣的液態(tài)密度變大,，所以，測量流量時(shí)，必須修正密度,。

(3)對材料有限制

金屬材料在極低溫下的屈服點(diǎn),、拉伸強(qiáng)度、延伸率,、節(jié)流,、沖擊試驗(yàn)值等機(jī)械性質(zhì)與常溫下有很大不同，在極低溫下,，金屬材料的拉伸強(qiáng)度上升,，但延展性降低，沖擊值也隨材料而顯著下降,。因此,，在極低溫下所使用的儀器的材料，應(yīng)是有充分抗破壞韌性的材料,，使之不引起脆性破壞,，這些材料就叫做低溫材料。但是,，現(xiàn)在使用的一般的材料有：不銹鋼,、鋁合金、90％的鎳鋼,、35％的鎳鋼(鎳鐵合金),。表3示出了低溫材料的機(jī)械性質(zhì)。圖3還示出了不銹鋼的恰貝遷移溫度曲線,。

圖1液化天然氣的濃縮

圖2 液化天然氣成分的液態(tài)密度

圖3不銹鋼的恰貝遷移溫度遷移曲線

表3低溫材料的機(jī)械性質(zhì)

(4)要求考慮因冷縮而產(chǎn)生的應(yīng)力,、間隙的變化后進(jìn)行設(shè)計(jì),。

低溫材料的物理性質(zhì)如表4所示,。用這些材料設(shè)計(jì)測量儀器時(shí)，必須充分考慮冷縮的影響,。

(5)需要預(yù)冷

如果使極低溫流體急劇地流入處于溫暖狀態(tài)的配管和儀器的局部,，則不能控制從法蘭漏出極低溫流體，這樣,，配管和儀器會(huì)產(chǎn)生異常應(yīng)力,，有被破壞的危險(xiǎn)。因此,，必須進(jìn)行預(yù)冷作業(yè),，冷卻到所定的溫度狀態(tài)然后開始使用。

(6)必須注意因高凝固點(diǎn)物質(zhì)的凝固而產(chǎn)生故障

開始使用前．如果不消除空氣,、油分,，那么，在極低溫下,，固化的水分,，油分,，二氧化碳等會(huì)增大可動(dòng)部分的摩擦，使過濾器堵塞,，發(fā)生效障,。

表4低溫材料的物理性質(zhì)

(7)在氣液分界面引起對流

在氣液分界面內(nèi)產(chǎn)生的對流，會(huì)出現(xiàn)微弱的脈動(dòng)現(xiàn)象,，發(fā)生因煙霧而產(chǎn)生的故障,。

流量測量儀器的種類

目前使用多的極低溫流體的流量測量儀器有孔板、渦街流量計(jì),、渦輪流量計(jì)三種,。但是，各種流量計(jì),，根據(jù)其用途,、測量范圍，也研制了很多不同的結(jié)構(gòu),。因此,，希望選擇儀器時(shí)，一定要在充分掌握各種儀器的特征的基礎(chǔ)上考慮價(jià)格,。維護(hù)性能,、要求精度、過程中測量場所的特征,。

極低溫流體以液體和氣體兩種狀態(tài)存在,，但幾乎所有的問題都發(fā)生在流體的流量測量過程中。因此．這里主要說明極低溫液體的流量測量,。

孔板

用孔板測量流體的方法是根據(jù)德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),、美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等的標(biāo)準(zhǔn)確定的,。由于其使用效果好,，所以，極低溫流體在以上述標(biāo)準(zhǔn)定義的物性值的范圍內(nèi),，如果測量時(shí)沒有異常的物性值變化,，就能進(jìn)行圓滿的測量。

實(shí)際上在極低溫流體的流量測量中,，孔板應(yīng)用得多,，可靠性也高。但是,，在進(jìn)行儀表設(shè)計(jì)時(shí)有幾個(gè)重要的事項(xiàng)需要注意,，下面就加以敘述。

材料和結(jié)構(gòu)

1.材料采用SUS316L。焊接噴嘴使用低炭焊接棒是安全的,。

2.極低溫流體在飽和狀態(tài)下流動(dòng)時(shí),，為把容易引起差壓的擺動(dòng)平滑化后進(jìn)行測量，希望取壓型式用角接取壓,。

3.為了減少由于冷縮而引起的孔板漏濁,，可將孔板和環(huán)室作成一體。

4.對于測量高壓配管或泵流用的孔板,，難以用夾緊的辦法來控制安裝處的漏濁,，有時(shí)甚至需要停止設(shè)備運(yùn)行。因此,，要按照配管等級來提高孔板安裝位置的法蘭和螺絲的等級,，這種方法比通常用的過盈量要大，以防漏泄,。同時(shí),，要將熱傳導(dǎo)率好的金屬插入螺絲的空間，使配管的冷縮不產(chǎn)生時(shí)間差,。根據(jù)情況,，也有選擇螺絲的冷縮率比孔板大的。

5.在口徑較大的配管上安裝孔板時(shí),，用上述的薄片式的,，有時(shí)不能控制漏泄。要使用帶有法蘭的孔板或焊接式孔扳,。

2)孔板設(shè)計(jì)

渦街流量計(jì)特征

渦街流量計(jì)用于極低溫流體的流量測量時(shí),，一般特征如下：

1.壓力損失比較小。即使是極低溫的流體,，其蒸發(fā)量也少,，可以高精度測量。

2.量程范圍大,。

3.由于是檢測流速,，所以，流量和輸出的關(guān)系為線性,。

4.由于可以脈沖輸出，容易累積計(jì)算,。

5.很容易安裝導(dǎo)壓管,。

結(jié)構(gòu)和材料

為了減少熱收縮等原因產(chǎn)生的漏液的可能性，主體一般裝有法蘭盤,，而不用螺紋接頭,。

為了避免冷熱的影響，前置放大器部分采用加長管來安裝。但是,，有時(shí)也可根據(jù)情況安裝散熱片,。本體、三角柱,、法蘭盤需使用低溫材料SUS316,。

流量測量范圍

通常希望流量計(jì)的口徑與普通配管直徑一致。但是,，往往是根據(jù)將來的計(jì)劃來設(shè)計(jì)配管,。當(dāng)配管直徑很大或使用量增加之后，會(huì)出現(xiàn)測量精度變差,、甚至不能測量的情況,。在這種情況下，必須按測量范圍選用渦街流量計(jì)以及前后安裝的整流器以使口徑一致,。一般地說,，可按照下面幾點(diǎn)來選定。

1.小流量的極限是這樣選取的：當(dāng)流量低于這個(gè)極*,，流量信號變?nèi)?。按雷諾數(shù)劃分的話，雷諾數(shù)大約是2000,。

2.大流量,。換算為流速的話，取6米／秒,。取該值的原因是一方面在流量計(jì)的檢測部分壓力損失增加,，流體在該處急劇蒸發(fā)，另一方面它是渦街流量測量的極限值,。

結(jié)構(gòu)和材料

渦輪流量計(jì)中裝有轉(zhuǎn)子和軸承等以高速轉(zhuǎn)動(dòng)的可動(dòng)部分,、摩擦部分。因此,，應(yīng)充分了解其結(jié)構(gòu)和處理方法,，否則，使用時(shí)就不會(huì)發(fā)揮其特性,。

一般使用的材料是大家所知道的SUS304L低溫材料,。如能進(jìn)行奧氏體化處理，SUS304也可使用,。

軸承是渦輪流量計(jì)的重要部分,，達(dá)部分決定其特性、耐久性,。如果被測流體是沒有潤滑性的液體,，在選澤軸承時(shí),，要十分注意。通過實(shí)驗(yàn)證明,，測量液化天然氣用的渦輪流量計(jì)可以使用AISI 440C不銹鋼的滾珠軸承,。

流量范圍

用渦輪流量計(jì)測量極低溫流體時(shí)，容易發(fā)生的故障是因儀表的壓力損失而引起的急劇蒸發(fā),。儀表中形成急劇蒸發(fā)后,，轉(zhuǎn)子將以比通常轉(zhuǎn)速快數(shù)十倍的速度旋轉(zhuǎn)。這樣軸承會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)就被*磨壞,。防止蒸發(fā)的好方法是適當(dāng)加大儀表的尺寸,。渦輪流量計(jì)的壓力損失與流量的平方成正比，如能將被測大流量限制在儀表容量的1／2時(shí),，壓力損失可下降到額定的1／4,。

一股地說，在間斷使用時(shí),，如將被測大流量控制在儀表容量的70％以下,，基本上不會(huì)產(chǎn)生因儀表本身的壓力損失而出現(xiàn)的故障。連續(xù)使用時(shí),，要將常用流量限制在儀表容量的50％以下,。這就需要將軸承的檢查周期取為一年以上。

粘度的影響

當(dāng)流體是紊流時(shí),，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不受粘度和密度的影響,。但是，當(dāng)是層流時(shí),，就要受影響,。因此，在流量小的地方,，可測量的流體的密度和流量之間存在一定的極限,。液化天然氣等極低溫流體和汽油相比，粘度小一個(gè)數(shù)量級,。因此,，就可以用汽油檢定，保證得到量程以上的值,。