高溫氣體渦街流量計(jì)-江蘇銳派儀表有限公司

高溫氣體渦街流量計(jì)

概述:

LUB型渦街流量計(jì)有普通型,、高溫型和就地顯示型三種。

LUB型渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門(mén)渦街原理,，利用應(yīng)力檢測(cè)方式,，以壓電晶體作為敏感元件，并使檢測(cè)部件與旋渦發(fā)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(wú)運(yùn)動(dòng)零部件,、測(cè)量范圍度大、介質(zhì)適用性廣,、測(cè)量精度高,、檢定周期長(zhǎng)、傳輸信號(hào)距離遠(yuǎn),、壓力損失小,、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠,、使用壽命長(zhǎng),、安裝維護(hù)方便等許多顯著優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛地應(yīng)用于石油化工,、冶金機(jī)械、供熱供電,、醫(yī)藥科研等各行業(yè)的各種氣體,、液體,、蒸汽等單相流體的工藝計(jì)量和節(jié)能管理。

渦街流量計(jì)是根據(jù)“卡門(mén)渦街"原理研制成的一種流體振動(dòng)型流量?jī)x表,，基本原理是當(dāng)流體遇到非流線(xiàn)體時(shí),，在非流線(xiàn)體兩側(cè)會(huì)交替產(chǎn)生旋渦。

1,、基本原理見(jiàn)圖一

圖一  St與Re的關(guān)系

旋渦的分離頻率,，在一定的柱形下與流速成線(xiàn)性比例關(guān)系，基本函數(shù)關(guān)系如下：

    式中    

f：旋渦分離頻率,，HZ

    St：斯特勞哈爾數(shù),，不同的柱形St不同,，在一定柱形下,，在一定流量?jī)?nèi)St基本不變，無(wú)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(fā)生體迎流面寬度，m

由上式可見(jiàn),，通過(guò)測(cè)量旋渦的分離頻率,，便可知流體的流速和瞬時(shí)量，斯特勞哈爾數(shù)St是通過(guò)試驗(yàn)確定的無(wú)量綱的常數(shù),，一段時(shí)間內(nèi)輸出的頻率脈沖數(shù)與流體的體積之比稱(chēng)為儀表系數(shù),，基本公式演變?nèi)缦拢?/SPAN>

式中       Q：一段時(shí)間內(nèi)體積量，m3

              S：管道的截面積,，m2

     T：一段時(shí)間單位,，秒

一段時(shí)間內(nèi)旋渦產(chǎn)生的數(shù)量N = f · T

儀表系數(shù)K值由式K=N/Q得出,單位: n/ m3

LUB系列渦街計(jì)采用的壓電晶體檢測(cè)旋渦分離的頻率。旋渦在柱體后部?jī)蓚?cè)交替分離,，產(chǎn)生壓力脈動(dòng),。安裝在柱體后面的壓電檢測(cè)體感受到渦街的交變力時(shí)，產(chǎn)生交變的電荷信號(hào),。交變的電荷信號(hào),，經(jīng)電荷放大器處理后，以電壓頻率信號(hào)輸出（傳感器）或進(jìn)一步變成與流量成線(xiàn)性比例的4～20 mA直流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出（變送器）,。

2,、電荷檢測(cè)放大器工作原理

檢測(cè)放大器的作用是將傳感器探頭產(chǎn)生的交變信號(hào)，經(jīng)電荷放大器進(jìn)行電荷/電壓轉(zhuǎn)換,，經(jīng)高通濾波電壓放大,，低通濾波整形后，輸出頻率脈沖信號(hào),。電路原理框圖見(jiàn)圖二

圖二

主要技術(shù)特性:

2.1精度等級(jí)：1.0,；1.5,；2.5

2.2重復(fù)性誤差%：≤1/3準(zhǔn)確度等級(jí)值

2.3壓力損失系數(shù)： Cd ≤2.4

2.4測(cè)量范圍度：8:1～40:1

2.5公稱(chēng)壓力（MPa）：1.0；1.6,；2.5,；（2.5以上訂貨時(shí)注明）

2.6測(cè)量介質(zhì)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(hào)：

2.8.1電壓脈沖：低電平≤0.5V，高電平≥5V

2.8.2標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：電壓信號(hào)：0～5V,，1～5V

電流信號(hào)：0～10mA,，4～20mA

2.9使用環(huán)境條件：

2.9.1溫度：—40～55℃

2.9.2相對(duì)濕度：5～90%

2.9.3大氣壓力：86～106kPa

2.10流量測(cè)量范圍（見(jiàn)表一）

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

規(guī)格型號(hào)：

3.1規(guī)格及標(biāo)記

3.1.1傳感器公稱(chēng)通徑標(biāo)記（見(jiàn)表二）

3.1.2被測(cè)介質(zhì)標(biāo)記（見(jiàn)表三）

3.1.3連接方式標(biāo)記（見(jiàn)表四）

3.1.4其它標(biāo)記

A：普通型（無(wú)標(biāo)記）           B：防爆型（標(biāo)記B）

C：標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出（標(biāo)記M）     D：現(xiàn)場(chǎng)顯示（標(biāo)記X）

3.2傳感器型號(hào)

3.2.1型號(hào)組成及意義

3.2.2本傳感器的型號(hào)表示法*符合中華人民共和國(guó)專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《JB/T9249-1999渦街流量傳感器》之規(guī)定。

結(jié)構(gòu)形式及安裝尺寸:

4.1結(jié)構(gòu)形式

傳感器是有檢測(cè)表體與檢測(cè)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(yōu)點(diǎn)，內(nèi)部旋渦發(fā)生體與表體之間采用氣體保護(hù)自熔焊接,，堅(jiān)固耐用,。檢測(cè)探頭與旋渦發(fā)生體的分離結(jié)構(gòu)，使得難以解決的因?qū)嚎锥氯荒芄ぷ鞯默F(xiàn)象得到圓滿(mǎn)解決,。結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)尺寸（見(jiàn)圖1與表五）

4.3插入式渦街流量傳感器結(jié)構(gòu)式如圖四所示：

選型:

5.1渦街流量傳感器的選型至關(guān)重要,，選型的正確與否對(duì)儀表的正確運(yùn)行影響非常大。因此,，必須正確進(jìn)行選型,。

5.2根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的流通管道通徑大小，參照表一,，若被測(cè)管道介質(zhì)的流量范圍在表一所列范圍之內(nèi),，則選擇與公稱(chēng)通徑相同的傳感器即可。

5.3若被測(cè)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(nèi),，則應(yīng)根據(jù)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(duì)應(yīng)的公稱(chēng)通徑的傳感器,。

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

但被測(cè)介質(zhì)密度與表一所列參比介質(zhì)密度差異較大時(shí),，則應(yīng)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(zhì)的密度（kg/m3）,見(jiàn)表一注,。

ρ—被測(cè)介質(zhì)實(shí)際工況密度（kg/m3）

Qmin—該通徑傳感器可測(cè)量的實(shí)際zui小流量,，該值應(yīng)小于管道實(shí)際zui小流量（m3/h）

5.5渦街流量傳感器所檢測(cè)到的流量均是指工作狀態(tài)下的體積流量，當(dāng)僅知被測(cè)介質(zhì)的質(zhì)量流量或標(biāo)準(zhǔn)體積流量時(shí),，應(yīng)進(jìn)行必要的換算,，然后再與表一給定的流量范圍相對(duì)照,。

5.5.1由質(zhì)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(zhì)量流量（kg/h）

ρ—工況下的介質(zhì)密度（kg/m3）

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

式中：QN—已知的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積流量（m3/h）

t —工作狀態(tài)下氣體的溫度（℃）

          p —工作狀態(tài)下氣體的壓力（表壓）（MPa）

QV—工作狀態(tài)下的氣體的體積流量

5.6當(dāng)被測(cè)介質(zhì)為液體時(shí),，為了防止氣蝕，應(yīng)使通過(guò)傳感器的介質(zhì)壓力符合下式要求：

P≥2.6⊿P+1.25PS(Pa)

式中：⊿P—介質(zhì)通過(guò)傳感器的壓力損失（Pa）,，以下式計(jì)算：

⊿P =1.2ρV2(Pa)

式中：ρ—被測(cè)介質(zhì)密度（kg/m3）

V—被測(cè)介質(zhì)平均流速（m/s）

Ps—被測(cè)介質(zhì)工作溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓值（Pa）

5.7舉例：

5.7.1某車(chē)間由一臺(tái)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(hào),。

計(jì)算：a.查表知工作狀態(tài)下飽和蒸汽密度為：

ρ= 4.664kg/m3

b.管道體積流量為：

c.查表一，公稱(chēng)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(chēng)通徑為200mm的傳感器是適合的,。

d.因管道內(nèi)飽和蒸汽壓力為0.8MPa（表壓），其對(duì)應(yīng)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(tái)40m3空壓機(jī),，四臺(tái)20m3空壓機(jī)，其工作壓力均為0.8MPa,為工作現(xiàn)場(chǎng)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(shí),，開(kāi)啟二臺(tái)40m3和三臺(tái)20m3空壓機(jī),，用氣少時(shí)，僅開(kāi)啟一臺(tái)40m3或二臺(tái)20m3的空壓機(jī),，試為該空壓站供氣總管道選擇渦街流量傳感器,。

計(jì)算：a.工作狀態(tài)下zui大氣體體積流量為：

b.工作狀態(tài)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(mǎn)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(guò)上述計(jì)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(huán)境及條件

6.1.1傳感器可安裝在室內(nèi),、室外,。特殊場(chǎng)合特別訂貨。

6.1.2傳感器在管道上可以沿管道軸線(xiàn)垂直方向上360°任意安裝,，可水平,、垂直,、傾斜安裝。當(dāng)測(cè)量液體時(shí),，管道內(nèi)必須充滿(mǎn)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(méi)有機(jī)械振動(dòng)的管道上,。

6.1.4傳感器盡可能遠(yuǎn)離磁電干擾場(chǎng)所。

6.1.5傳感器上游側(cè),、下游側(cè)應(yīng)留有足夠直管段,，因前后差異不同，請(qǐng)按圖五要求安裝,。

D為傳感器公稱(chēng)直徑

6.1.6安裝傳感器時(shí),，管道內(nèi)徑必須與傳感器內(nèi)徑相同。若不能*相同應(yīng)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(yù)留示意圖

6.2卡裝式傳感器安裝步驟

在安裝過(guò)程中為保證儀表不受損傷,，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況按如下步驟安裝：

6.2.1按開(kāi)口尺寸要求在管道上進(jìn)行開(kāi)口,。

6.2.2將連接上法蘭的整套儀表放入開(kāi)孔的管道中。

6.2.3對(duì)兩片法蘭兩邊實(shí)行點(diǎn)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(cè)量頭的插入深度為0.5D，測(cè)量頭中心與管道實(shí)際軸心的偏離尺寸應(yīng)不大于0.05D,。

6.3.2測(cè)量頭的中心線(xiàn)與管道的軸線(xiàn)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(mǎn)足安裝要求的位置開(kāi)孔,，把基座焊接在管道開(kāi)孔位置上,，且滿(mǎn)足圖六的技術(shù)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(cè)量頭。

6.3.5調(diào)整測(cè)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(xiàn)與管道中心線(xiàn)在同一軸線(xiàn)上,；可在安裝前調(diào)整好測(cè)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(yùn)行一段時(shí)間后,，若出現(xiàn)漏汽,，再次壓緊密封壓蓋。

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

6.3.8調(diào)整好方向后,，把鎖緊螺母擰緊。

6.3.9技術(shù)要求

1.安裝基座插入管道部分不得超過(guò)管道內(nèi)壁,；

2.基座在管道上的位置應(yīng)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(xiàn)平行；

5.嚴(yán)禁扳動(dòng)指向桿,。

6.4安裝中應(yīng)注意的事項(xiàng)

安裝中必須按安裝步驟要求進(jìn)行,，防止儀表?yè)p壞。同時(shí)注意以下方面,。

6.4.1當(dāng)測(cè)量的介質(zhì)（如壓縮空氣、蒸汽等）,，需對(duì)溫度和壓力進(jìn)行修正,，應(yīng)按取壓點(diǎn)前1～10D，取溫點(diǎn)后3～5D,。（如圖七）

法蘭卡裝型外形圖:

6.4.2管道內(nèi)徑應(yīng)與傳感器通徑等同,，傳感器兩側(cè)金屬墊內(nèi)徑亦應(yīng)保持與傳感器通徑相同。

6.4.3安裝過(guò)程中應(yīng)避免使傳感器受到?jīng)_擊,。

6.4.4安裝過(guò)程中應(yīng)使傳感器流向標(biāo)志與流體方向相同,。