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        渦街流量計

        發布時間:2022-03-26     瀏覽次數:
        渦街流量計

        渦街流量計應用 
               ZHLU系列渦街流量計是基于卡門渦街原理研制成功的一種流體振蕩型流量檢測儀表,其特點是壓損小,量程寬,測量精度高,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。渦街流量計采用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-40℃~+320℃的溫度范圍內工作。其電荷轉換器有模擬標準信號,也有數字脈沖信號輸出與流量積算儀、PLC、DCS等數字系統配套使用,是一種比較先進、理想的流量儀表。渦街流量計廣泛適用于石油化工、冶金、熱力、紡織、造紙等行業對工業管道中的氣體、液體、蒸汽等多種介質的流量進行計量和控制。
        渦街流量計原理
              在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兩列有規則的旋渦,這種旋渦稱為卡門旋渦,如下圖所示,旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。

        設旋渦的發生頻率為f,被測介質平均流速為V,旋渦發生體迎流面寬度為d,表體通徑為D,即可得到以下關系式:
        f=StV1/d=St+V/md                    (1)
        式中  V1--旋渦發生體兩側平均流速,m/s;
        St--斯特勞哈爾數;
        m--旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比

        管道內體積流量Qv為
        Qv=πD2V1/4=πD2mdf/4St                (2)
        K=f/qv=[πD2md/4St]-1                        (3)
        式中 K--流量計的儀表系數,脈沖數/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系圖。由圖可見,在ReD=2×104~7×106范圍內,St可視為常數,這是儀表正常工作范圍。當測量氣體流量時,只要檢測出頻率f就可以求得管道內流體的流速,有流速V求出體積流量。所測得的脈沖數與體積量之比稱之為儀表常數K,見公式:
                                                            K=N/Q(l/m³)                     (4)


        圖2 斯特勞哈爾數與雷諾數關系曲線
        式中 K=儀表常數(l/m³)
                 N=脈沖個數
                 Q=體積流量(m³)
        由上式可見,輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響,即儀表系數在一定雷諾數范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。
        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,帶溫度補償的渦街流量計(有內補和外補之分)還帶有溫度傳感器,可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計算出壓力,從而顯示飽和蒸汽的質量流量。
        技術參數:

        型號:
        ZHLU系列
        測量介質
        氣體、液體、蒸汽
        口徑規格
        法蘭卡裝式口徑選擇: DN15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80 DN100 DN125 DN150 DN200 DN250 DN300
        法蘭連接式口徑選擇: DN15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80 DN100 DN125 DN150 DN200 DN250 DN300
        流量測量范圍
        正常測量流速范圍:雷諾數1.5×1044×106;氣體550m/s; 液體0.57m/s
        正常測量流量范圍:液體、氣體流量測量范圍見產品選型表
        流量比:1:6~1:30 正常1:10
        測量精度
        1.0級(液體) 1.5
        被測介質溫度
        常溫–40℃~80 高溫0℃~250 最高溫到320
        輸出信號
        功能
        脈沖電壓輸出信號(三線制) 高電平810V 低電平0.71.3V 傳輸距離<100m
        電流信號輸出:4~20mA(二線制)輸出 傳輸距離<1000m
        RS485/232通訊;選帶HART協議
        儀表使用環境
        溫度:-25℃~+55 濕度:590% RH50
        傳感器材質
        不銹鋼
        電源
        DC24V或鋰電池3.6V或者DC24V與鋰電池雙供電
        隔爆等級
        ExdiiBT4~BT6  ExdiiCT4~CT6
        防護等級
        IP65
        渦街流量計產品選型:
        型號
        口徑
        流量范圍m³/h
        液體
        氣體
        飽和蒸汽
        ZHLU-15
        DN15
        0.4~4
        3.0~12
        3.0~12
        ZHLU-20
        DN20
        0.8~8
        6~30
        6~30
        ZHLU-25
        DN25
        1~10
        9~55
        10~85
        ZHLU-32
        DN32
        1.5~18
        12~120
        14~140
        ZHLU-40
        DN40
        2.2~27
        20~200
        22~220
        ZHLU-50
        DN50
        4~55
        30~300
        35~350
        ZHLU-65
        DN65
        14~200
        50~500
        60~600
        ZHLU-80
        DN80
        9~135
        80~800
        86~860
        ZHLU-100
        DN100
        14~200
        120~1200
        135~1350
        ZHLU-125
        DN125
        12~360
        200~2000
        210~2100
        ZHLU-150
        DN150
        30~450
        300~3000
        300~3000
        ZHLU-200
        DN200
        56~800
        500~5000
        550~5500
        ZHLU-250
        DN250
        45~1500
        800~8000
        850~8500
        ZHLU-300
        DN300
        65~2000
        1100~11000
        1250~12500
         
        代號
        功能1
        N
        無溫壓補償
        Y
        有溫壓補償
         
        代號
        輸出信號
           F0                                                    脈沖輸出
        F1
        4-20mA輸出(二線制)
        F2
        4-20mA輸出(三線制)
        F3
        RS485通訊接口
            H                                              選配HART協議功能
         
        代號
        被測介質
        J1
        液體
        J2
        氣體
        J3
        蒸汽
         
        代號
          連接方式
        L1
        法蘭卡裝式
        L2
        法蘭連接式
          LW                        螺紋連接式(適合口徑DN50內)
          WS       卡盤連接式(適合口徑DN65內,壓力<0.6MPa)
         
        代號
        功能2
        E1
        1.0級(適用于液體)
        E2
        1.5
        E3
        2.5級(DN15DN20
         
        T1
        常溫
        T2
        高溫
        T3
        蒸汽
         
        P1
        1.6MPa
        P2
        2.5MPa
        P3
        4.0MPa
         
        D1
        內部3.6V供電(不帶輸出)
        D2
        DC24V供電
         
        B1
        不銹鋼(法蘭材質)
        B2
        碳鋼(法蘭材質)
        渦街流量計的安裝設計
                渦街流量計的正確安裝是保障儀表正常運行的重要環節,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。
        (一)安裝環境要求:
        1、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。
        2、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。
        3、避開高濕環境和強腐蝕氣體環境。若必須安裝,須有通風措施。
        4、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。
        5、儀表最好安裝在室內,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表頭放大器殼內導致電路板損壞。
        6、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。
        (二)儀表管道安裝要求:
        1、流體條件:單相流充滿整個管道,液體中允許有少量汽泡和固體微粒,氣體中允許有少量固 體、塵粒和液霧。飽和蒸汽的干度不小于85%。不得有旋轉流和脈動流。雷諾數Re>4000。溫 度,壓力在規定范圍內。
        2、管道條件:傳感器前后應有足夠長的圓形直管段,其內徑光滑并與通徑DN一致。前后直管段視前面狀態而變,確保流體為充分發展的流態。
        3、安裝條件:遠離振動源,有振動時在前后直管段2DN處加支架用橡皮減振。傳感器通徑圓應與前后直管段內徑圓保持同心。法蘭焊接時,密封夾緊時,管內不得有突出部分。流向應與箭頭方 向一致。
        4、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下圖:
        注:調節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。
        5、上、下游配管內徑應相同。如有差異,則配管內徑Dp與渦街儀表表體內徑Db,應滿足以下關系:
                            0.98Db≤Dp≤1.05Db
        上、下游配管應與流量儀表表體內徑同心,它們之間的不同軸度應小于0.05Db
        6、儀表與法蘭之間的密封墊,在安裝時不能凸入管內,其內徑應比表體內徑大1-2mm
        7、溫壓補償外補償測壓孔和測溫孔的安裝設計。被測管道需要安裝溫度傳感器壓力變送器時,測壓孔應設置在下游3-5D處,測溫孔應設置在下游6-8D處,見下圖。D為儀表工稱口徑,單位:mm
        8、儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。
        9、測量氣體時,在垂直管道安裝儀表,氣體流向不限。但若管道內含少量液體,為了防止液體進入儀表測量管,氣流應自下而上流動,如下圖a所示
        10、測量液體時,為了保證管內充滿液體,所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時,應該保證液體流動方向從下而上。若管道內含少量氣體,為了防止氣體進入儀表測量管,儀表應安裝在管線的較低處如下圖b所示
        11、測量高溫、低溫介質時,應注意保溫措施。轉換器內部(表頭殼體內)高溫一般不應超過70℃;低溫易使轉換器內部出現凝露,降低印制電路板的絕緣阻抗,影響儀表正常工作。
         
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