一體化溫壓補償渦街流量計

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一、    概述

一體化溫壓補償渦街流量計是速度式流量計的一種，它以卡門渦街理論為基礎，采用壓電晶體檢測流體通過管道內三角柱時所產生的旋渦頻率，從而測量出流體的流量。渦街流量計廣泛應用于石油、化工、動力供熱等行業。

一體化溫壓補償渦街流量計具有以下特點：

測量精度高，量程寬；

測量介質廣泛，可測量液體，氣體和蒸汽；

工作溫度高，介質溫度可達350度；

無運動部件，無磨損，可靠性高；

表體采用不銹鋼材質，耐腐蝕。

二、    測量原理

當管道中流體介質通過旋渦發生體（三角柱）時，由于局部加速而產生旋渦現象(如圖一)，此旋渦分成兩列交替地出現，這種旋渦列被 稱為卡門渦街。旋渦交錯分離，在柱體后面的尾流中產生脈動的壓力，充在柱體后面（或內部）的檢測探頭受到這種微小的脈動壓力的作用，使埋在探頭內的壓電晶體元件受到交變應力作用而產生交電荷信號。檢測放大器將這種信號進行交換、放大、濾波和信號整形處理后，輸出頻率與旋渦分離頻率相同的電壓（或電流）脈沖信號，或經變換處理輸出與旋渦分離頻率成比例的模擬電流信號。儀表輸出的每一個脈沖或一定的電流將代表一定體積的被測流體。一段時間內的輸出總脈沖數或模擬電流量的積分，將代表這段時間內流過的流體總和。

卡門渦街的釋放頻率與三我柱寬度尺寸和流體速度有關，而與介質的溫度，壓力等特性參數無關。可用下式表示：

f=StV/d……(1)

式中：f-卡門渦街的釋放頻率

      V-介質流速

      D-三角柱的寬度

      St-斯特羅哈爾數

斯特羅哈爾數是渦街流量計的重要參數，它只與介質的雷諾數…Re有關。只要管道內介質的雷諾數保持在2104至7106范圍內，斯特羅哈爾數St便保持為一個常數（0.17~0.18），這樣便可通過測量旋渦頻率信號檢測出流體介質的流速，再通過介質的流速計算出介質的流量。

三、    技術參數

公稱口徑：

DN15,DN20,DN25,DN32,DN40,DN50,DN65,DN80,DN100,DN125,DN150,DN200,DN300,DN35,DN400,DN450,DN500

適用范圍：氣體（空氣，氧氣，氮氣，煤氣，天然氣，化學氣體等），液體（水，高溫水，油，食品液，化學液等），蒸汽（飽和蒸汽，過熱蒸汽）；

可測介質溫度：-40度~280度，-40度~350度；

公稱壓力:≤1.6MPa  ≤2.5MPa ≤4.0MPa

精度等級：液體0.5級，氣體，蒸汽1.0級

流速范圍：液體0.27-9m/s,氣體：3-80m/ s,蒸汽：3-90m/s;

測量范圍：見表二；

輸出信號：電壓脈沖：低電平≤1V,高電平≥6V，脈沖寬0.4ms,負載電阻＞150Ω，現場液晶顯示：瞬時流量5位顯示（m3/h,kg/h,t/h）, 轉換精度±0.1%；累計流量8位顯示（m3,kg,t）,轉換精度±0.1%；

供電電源：

脈沖輸出時：+12VDC; 4-20mA輸出時：+24VDC;

現場液晶顯示：3.6V5號1節鋰電池供電，使用壽命大于2年；

環境溫度：電壓脈沖輸出：-30度-+65度；4-20mA輸出：-10度-+55度；現場液晶顯示：-25度-55度；

表體材質：1Crl8Ni9Ti(其它材料協議供貨)

四、    選型指南

4.1 口徑的確定：

傳感器口徑的不同，其測量范圍也不同，而每一種口徑其測量范圍又隨著被測介質的種類和工況溫度，壓力的變化而變化。

4.1.1對于飽和蒸汽而言，確定工況溫度與壓力二者之一和大致流量范圍，便可通過查表法（表一）確定傳感器的口徑；對于過熱蒸汽而言，確定工況溫度和壓力，通過查表法（表二）確定其密度，通過此密度和大致流量范圍，利用查表法（表一）確定傳感器口徑。（注：表一中壓力均為壓力，壓力=管道壓力+大氣壓力）

4.1.2對于氣體和液體而言，當介質條件不是表格中的條件或用于其他介質時，流量計的測量范圍受介質密度和粘度的影響。需要首先確定介質的大致流量范圍，通過查表法（表三）確定傳感器的口徑。

此時，流量范圍近以下方法確定：

A.    下限流量：

1.    根據表一給出的下限流量Qminp基準介質密度p0(氣體介質密度為1.293Kg/m3;液體密度為1000Kg/m3)和測量介質的密度p ,按下式計算不同使用介質密度的下限流量Qminp:

Qminp= Qminp×(p0/p)1/2(m3/h)……(2)

2.    根據使用介質的運動粘度V按下式計算粘度下限流量Qminv;

Qminv=6vd×104(m3/h)……(3)

D---管道內徑（mm）

B.    上限流量：

一般情況下，介質的上限流速為液體9m/s,氣體：80m/s;蒸汽90m/s;

4..2確定合適的配置：

A.確定使用遠傳型還是現場顯示型；

B.選用遠傳型，如果是飽和蒸汽，應選擇溫度自動補償密度或壓力自動補償密度；如果是過熱蒸汽，應選擇溫度，壓力同時補償密度；其他介質根據實際情況確定是否需要補償；如果要求計量準確度不高，溫度或是奪力恒定，可選固定溫度補償，也可固定密度補償。

     C.選擇智能流量積算儀時，如果只要顯示流量，壓力，溫度等參數，可選擇數碼管顯示或液晶顯示的智能流量積算儀，如果需要追溯歷史數據，帶有記憶功能，則應選用智能流量量積算無紙記錄儀；

     D. 無論選擇哪種智能流量積算儀，都應考慮是否需要帶有RS485或RS232通訊接口；

     E.無論選擇哪種智能流量積算儀，都應考慮是否需要配置后備電源，以便突然停電時儀表能夠正常計量（配置不同，工作時間不同，一般在24-48小時以上）

     F.選擇智能流量積算儀時，應考慮是否需要提供儀表箱，將智能積算儀放置其中，以防止設定參數隨意調整；

G.選用遠傳型，應考慮是否需要無線無程流量監測系統，實現對各管路流量的實時監測和管理；

H.如果被測介質是易燃易爆物質或測量環境存在易燃易爆氣體，應選用防爆型傳感器及防爆型測量系統。

4.3傳感器壓力損失計算：

   傳感器口徑確定以后，可計算該傳感器的奪力損失，以便確定該傳感器是否對工藝管線有影響。

計算公式為：

                      P≤1.2PV2……(4)

其中：△P –傳感器的壓力損失（Pa）

       P –流體的密度（kg/m3）

       V- 管道內流體的平均流速（ m/s）

4.4液上保證：

   為防止液體汽化和氣蝕，應使流量計處的流體壓力P滿足下式要求：

P＞2.6△P+1.25Ps……(5)

其中：Ps-與溫度對應的該液體的飽和蒸汽壓力（KPa）

      p- 流體壓力（Pa）

4.5選型舉例

例一：工藝管道內徑為DN100,介質為飽和蒸汽，用汽量大約為0.5t/h-3t/h,表壓為0.4MPa，請選擇儀表口徑。

解：根據壓力0.4MPA得知壓力為0.5MPA,由表二中查得溫度為152度DN100的流量范圍是0.4-0.35t/h,完夠滿足使用要求，故選擇口徑為DN100的渦街流量傳感器，如果用汽量大約為0.3t/h-2t/h,則應選擇口徑為DN80的渦街流量傳感器，這時工藝管道應由DN100縮徑至DN80.

例二：工藝管道內徑為DN100,介質為過熱蒸汽，用汽量大約為0.5t/h-2.8t/h,表壓為0.5Mpa,溫度為220度，請選擇儀表口徑。

解：根據壓力和溫度由表三中查得，表壓為0.5MPA,溫度為220度時的密度是2.66，查表二得知：密度是2.66時，DN100的流量范圍是0.40-3.50t/h,完夠滿足使用要求，故選擇口徑為DN100的渦街流量傳感器。如果用汽量大約為0.3-2.0t/h,則應選擇口徑為DN80的渦街流量傳感器。這時工藝管道應進行縮管處理。

五．安裝方法和步驟：

5.1選擇安裝位置：

在選擇安裝位置時，應注意以下幾點：

A.    安裝位置盡量選在無管道振動或振動小的位置，振動加速度不有大于2G,如果振動大則需要采取減振措施；

B.    傳感器的上游和下游必須有足夠的直管段（見圖二）

C.    檢修閥安裝在傳感器上游，流量調節閥安裝在傳感器下游；

D.    盡量選擇便于安裝和檢修的位置；

E.    應選擇環境干燥的位置；

F.    傳感器可以安裝在水平管道上，也可以安裝在垂直管道上，但在垂直管道上安裝時，介質（液體）必須自下而上流動。

G.    傳感器盡量安裝在室內，必須安裝在室外時應注意防水在放大器盒外電纜應彎成U型；

H.    傳感器應遠離電噪聲，如大功率變頻器，大功率變壓器，電動機和大功率無線收發設備；

5.2安裝注意事項：

A.法蘭與直管段焊接時，應卸下傳感器，不能帶著傳感器焊接。

B.傳感器安裝時，應使殼體上的流向標志與管道內流體流向。

C.法蘭焊接完畢后，管道內要清理干凈不得存有焊渣等雜物。

D.傳感器安裝前，法蘭凹槽內必須放好密封墊圈。

5.3 傳感器安裝外型尺寸如圖三，表五所示，供安裝時參考。

5.5.1壓力變送器安裝：

A.在管道上按圖六給定位置開導壓小孔（大約Ø12）；

B.將導壓座焊接在導壓小孔處，注意不可滲漏；

C.安裝針型閥；

D.安裝導壓管；

E.關閉針型閥，將導壓管中注入冷水；

F.安裝壓力變送器；

5.5.2鉑熱是阻安裝;

A.在管道上近圖六給定位置開合適小孔，其直徑應略大于鉑熱電阻座的外徑（大約Ø40）；

B,將鉑熱電阻座焊接在小孔位置上，鉑熱電阻座上下位置應保證鉑熱電阻的zui下端在管道中

心線上；