一、渦街流量計(jì)概述
LUGB型渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門(Karman)渦街原理測(cè)量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標(biāo)況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計(jì)。并可作為流量變送器應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。
該儀表采用先進(jìn)的差動(dòng)技術(shù),配合隔離、屏蔽、濾波等措施,克服了同類產(chǎn)品抗震性差、小信號(hào)數(shù)據(jù)紊亂等問(wèn)題,并采用了獨(dú)特的傳感器封裝技術(shù)和防護(hù)措施,保證了產(chǎn)品的可靠性。產(chǎn)品有基本型和復(fù)合型兩種型式,基本型測(cè)量單一流量信號(hào);復(fù)合型可同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流量的測(cè)量。每種型式都有整體、分體結(jié)構(gòu),以適應(yīng)不同的安裝環(huán)境
特點(diǎn):
n 無(wú)可動(dòng)部件,長(zhǎng)期穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于安裝和維護(hù)
n 采用消擾電路和抗振動(dòng)傳感頭,具有一定抗環(huán)境振動(dòng)性能
n 采用超低功耗單片微機(jī)技術(shù),1節(jié)3.6V10AH鋰電池可使用5年以上
n 由軟件對(duì)儀表系數(shù)非線性進(jìn)行修正,提高測(cè)量精度
n 壓力損失小,量程范圍寬
n 采用EEPROM對(duì)累積流量進(jìn)行掉電保護(hù),保護(hù)時(shí)間大于10年
用途:
本儀表可廣泛用于大、中、小型各種管道給排水、工業(yè)循環(huán)、污水處理,油類及化學(xué)試劑以及壓縮空氣、飽和及過(guò)熱蒸汽、天然氣及各種介質(zhì)流量的計(jì)量。
公稱通經(jīng)(mm) | 15,20,25,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300 |
儀表材質(zhì) | 1Cr18Ni 9Ti |
公稱壓力(Mpa) | PN1.6Mpa;PN2.5Mpa; PN4.0Mpa |
被測(cè)介質(zhì)溫度(℃) | -40~+250℃ ;-40~+350℃ |
環(huán)境條件 | 溫度-10~+55℃,相對(duì)濕度5%~90%,大氣壓力86~106Kpa |
精度等級(jí) | 測(cè)量液體:示值的±0.5 測(cè)量氣體或蒸汽:示值的±1.0、±1.5 |
量程比 | 1:10;1:15 |
阻力損失系數(shù) | Cd<2.6 |
輸出信號(hào) | 傳感器:脈沖頻率信號(hào)0.1 ~ 3000Hz 低電平≤1V 高電平≥6V 變送器:兩線制4 ~ 20mADC電流信號(hào) |
供電電源 | 傳感器:+12VDC 、+24VDC(可選) 變送器:+24VDC 現(xiàn)場(chǎng)顯示型:儀表自帶3.6V鋰電池 |
信號(hào)傳輸線 | STVPV3×0.3(三線制),2×0.3(二線制) |
傳輸距離 | ≤500m |
信號(hào)線接口 | 內(nèi)螺紋M20×1.5 |
防爆等級(jí) | ExdIIBT6 |
防護(hù)等級(jí) | IP65 |
允許振動(dòng)加速度 | 1.0g |
渦街流量計(jì)的原理及應(yīng)用
摘 要:介紹渦街流量計(jì)的測(cè)量原理及應(yīng)用。具體介紹渦街流量計(jì)的選擇,渦街流量計(jì)的參數(shù)設(shè)定,安裝及使用注意事項(xiàng)。與孔板流量計(jì)相比,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝、維護(hù)方便,測(cè)量范圍寬等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:流量測(cè)量 飽和蒸汽 渦街流量計(jì) 孔板
飽和蒸汽流量測(cè)量在80年代人們普遍采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì),但從流量?jī)x表發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看,孔板流量計(jì)盡管其歷史、應(yīng)用范圍廣;人們對(duì)它的研究也最充分,試驗(yàn)數(shù)據(jù)最完善,但用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)來(lái)測(cè)量飽和蒸汽流量,它仍存在一些不足之處:其一,壓力損失較大;其二,導(dǎo)壓管、三組間及連接接頭容易泄漏;其三,量程范圍小,一般為3比1,對(duì)流量波動(dòng)較大易造成測(cè)量值偏低。而渦街流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,渦街變送器直接安裝于管道上,克服了管路泄漏現(xiàn)象。另外,渦街流量計(jì)的壓力損失較小,量程范圍寬,對(duì)飽和蒸汽測(cè)量量程比可達(dá)30比1。因此,隨著渦街流量計(jì)測(cè)量技術(shù)的成熟,渦街流量計(jì)的使用越來(lái)越受到人們的青睞。
一、渦街流量計(jì)的測(cè)量原理
渦街流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來(lái)測(cè)量流量的,流體在管道中經(jīng)過(guò)渦街流量變送器時(shí),在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān),可用下式表示:
f=Stv/d
式中:f為旋渦的釋放頻率,Hz;v為流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度,m/s;d為旋渦發(fā)生體特征寬度,m;St為斯特羅哈數(shù),無(wú)量綱,它的數(shù)值范圍為0.14-0.27。St是雷諾數(shù)的函數(shù),St=f(l/Re)。
當(dāng)雷諾數(shù)Re在102~105范圍內(nèi),St值約為0.2,因此,在測(cè)量中,要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在102~105,旋渦頻率f=0.2v/d。
由此可知,通過(guò)測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度v,再由式q=vA可以求出流量q,其中A為流體流過(guò)旋渦發(fā)生體的截面積。
當(dāng)旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生時(shí),利用壓電傳感器測(cè)出與流體流向垂直的交變升力變化,將升力的變化轉(zhuǎn)換為電的頻率信號(hào),再將頻率信號(hào)進(jìn)行放大和整形,輸出到二次儀表,進(jìn)行累積、顯示。
二、渦街流量計(jì)的應(yīng)用
1、渦用流量計(jì)的選擇
(1)渦街流量變送器的選擇
我公司在飽和蒸汽測(cè)量中采用合肥儀表總廠生產(chǎn)的VA型壓電式渦街流量變送器,由于渦街流量計(jì)量程范圍寬,因此,在實(shí)際應(yīng)用中,一般主要考慮測(cè)量飽和蒸汽的流量不得
低于渦街流量計(jì)的下限,也就是說(shuō)必須滿足流體流速不得低于5m/s。根據(jù)用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器,而不能以現(xiàn)有的工藝管道口徑來(lái)選擇變送器口徑。
(2)壓力補(bǔ)償壓力變送器的選擇
由于飽和蒸汽管路長(zhǎng),壓力波動(dòng)較大,必須采用壓力補(bǔ)償,考慮到壓力、溫度及密度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,測(cè)量中只采用壓力補(bǔ)償即可,由于我公司管道飽和蒸汽壓力在0.3-0.7MPa范圍,壓力變送器的量程選擇1MPa即可。
(3)顯示儀表選擇
顯示儀表智能流量顯示儀,具有溫壓補(bǔ)償、瞬時(shí)流量顯示和累積流量積算功能。
2、渦街流量計(jì)的多數(shù)設(shè)定
(1)儀表系統(tǒng)的設(shè)定,合肥儀表總廠需設(shè)定的儀表
系數(shù)K可用下式表示:
K= 1000/K0
式中:K0為渦街發(fā)生體在出廠時(shí)標(biāo)定的儀表常數(shù),L/脈沖;k的單位為脈沖數(shù)/m3。
(2)壓力補(bǔ)償壓力變送器的量程設(shè)定。
(3)壓力、流量報(bào)警上限設(shè)定。
3、渦街流量計(jì)的安裝
(1)渦街流量計(jì)盡量安裝在遠(yuǎn)離振動(dòng)源和電磁干擾較強(qiáng)的地方,振動(dòng)存在的地方必須采用減振裝置,減少管道受振動(dòng)的影響。
(2)直管段的配置,前后直管段要滿足渦街流量計(jì)的要求,所配管道內(nèi)徑也必須和渦街流量變送器內(nèi)徑一致。
4、渦街流量計(jì)使用注意事項(xiàng)
盡量減少管道內(nèi)汽錘對(duì)渦街發(fā)生體的沖擊。振動(dòng)較大而又無(wú)法消除時(shí),不宜采用渦街流量計(jì)。
三、結(jié)束語(yǔ)
渦街流量計(jì)在我公司投入使用后,克服了原孔板流量計(jì)諸多不足,對(duì)飽和蒸汽的測(cè)量更、更穩(wěn)定,維護(hù)又方便,但值得注意的是測(cè)量飽和蒸汽流體流速不得低于5m/S,否則,流量計(jì)量值會(huì)偏低。
我公司LU渦街流量計(jì)質(zhì)量穩(wěn)定,具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
LUGB型渦街流量傳感器
開(kāi)封渦街計(jì)流量計(jì),插入式渦街流量計(jì),應(yīng)力式渦街流量計(jì),液晶型渦街流量計(jì),
渦街流量計(jì)特點(diǎn),安裝要求,選型,工作原理,渦街流量計(jì)生產(chǎn)廠家,河南思科測(cè)控
渦街流量計(jì)是基于卡門渦街原理而研制成功的一種具有國(guó)際先進(jìn)水平的新型流量計(jì),適用于測(cè)量過(guò)熱蒸氣、飽和蒸汽、一般氣體、液體。LUGB型應(yīng)力式渦街流量傳感器主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。
獨(dú)具特點(diǎn):1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)運(yùn)動(dòng)磨損部件。2、測(cè)量精確度高,可靠性高,不需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。3、可遠(yuǎn)距離傳輸流量信號(hào),能與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)集中管理。4、放大板采用獨(dú)特設(shè)計(jì),氣、液通用。技術(shù)指標(biāo)參數(shù):1、精確度等級(jí):1.0 1.52、公稱壓力:1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa及以上3、被測(cè)介質(zhì)溫度:-40℃-350℃4、壓力損失:阻力系數(shù)cd≤2.45、供電電源:12-24VDC6、防爆級(jí)別:la II CT6(本安防爆)7、輸出信號(hào):電壓脈沖低電平≤1V,高電平≥6V,標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)4-20mA
本產(chǎn)品 安裝簡(jiǎn)單 耐用 由法蘭連接 有夾裝式 的
HTAA-LU系列渦街流量計(jì)原理
在流體中設(shè)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)生有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡門旋渦,如右圖所示,旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,被測(cè)介質(zhì)平均流速為 ,旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,表體通徑為D,即可得到以下關(guān)系式:f=SrU1/d=SrU/md 。1)式中 U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,m/s;Sr--斯特勞哈爾數(shù);m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比管道內(nèi)體積流量qv為qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)式中 K--流量計(jì)的儀表系數(shù),脈沖數(shù)/m3(P/m3)。K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外,還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無(wú)量綱參數(shù),它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān),圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見(jiàn),在ReD=2×104~7×106范圍內(nèi),Sr可視為常數(shù),這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測(cè)量氣體流量時(shí),VSF的流量計(jì)算式為 (4)
圖2 斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線式中 qVn,qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(0oC或20oC,101.325kPa)和工況下的體積流量,m3/h; Pn,P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的絕對(duì)壓力,Pa;Tn,T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度,K;Zn,Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。 由上式可見(jiàn),VSF輸出的脈沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分變化的影響,即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測(cè)質(zhì)量流量,這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)體積流量和流體密度,流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量還是有直接影響的。HTAA-LU系列渦街流量計(jì)是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測(cè)量的新型流量計(jì)。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力,無(wú)需溫度壓力補(bǔ)償即可直接測(cè)量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量,配備溫度、壓力傳感器可測(cè)量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量,是節(jié)流式流量計(jì)的理想替代產(chǎn)品。為提高渦街流量計(jì)的耐高溫及抗振動(dòng)性能,我公司新近開(kāi)發(fā)出了JTLU改進(jìn)型渦街流量傳感器,因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫(350℃)、強(qiáng)振動(dòng)(≤1g)的惡劣工況下使用。在實(shí)際應(yīng)用中,往往最大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值,隨著負(fù)荷的變化,最小流量又往往會(huì)低于儀表的下限值,儀表并非工作在它的最佳工作段,為了解決這一問(wèn)題,通常采用在測(cè)量處縮徑提高測(cè)量處的流速,并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測(cè)量,但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長(zhǎng)度為15D以上的直管段進(jìn)行整流,使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器,具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用,其結(jié)構(gòu)尺寸小,僅為工藝管內(nèi)徑的1/3,與渦街流量計(jì)作成一體,不僅不需要另外附加一段直管段,還可以降低對(duì)工藝管直管段的要求,安裝非常方便。為了使用方便,電池供電的本地顯示型渦街流量計(jì)采用微功耗高新技術(shù),采用鋰電池供電可不間斷運(yùn)行一年以上,節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購(gòu)安裝費(fèi)用,可就地顯示瞬時(shí)流量、累積流量等。溫度補(bǔ)償一體型渦街流量計(jì)還帶有溫度傳感器,可以直接測(cè)量出飽和蒸汽的溫度并計(jì)算出壓力,從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量。溫壓補(bǔ)償一體型帶有溫度、壓力傳感器,用于氣體流量測(cè)量可直接測(cè)量出氣體介質(zhì)的溫度和壓力,從而顯示氣體的標(biāo)況體積流量!魷y(cè)量介質(zhì): 氣體、液體、蒸氣◆口徑規(guī)格 法蘭卡裝式口徑選擇 25,32,50,80,100◆法蘭連接式口徑選擇 100,150,200◆流量測(cè)量范圍 正常測(cè)量流速范圍 雷諾數(shù)1.5×104~4×106;氣體5~50m/s; 液體0.5~7m/s正常測(cè)量流量范圍 液體、氣體流量測(cè)量范圍見(jiàn)表2; 蒸氣流量范圍見(jiàn)表3◆測(cè)量精度 1.0級(jí) 1.5級(jí)◆被測(cè)介質(zhì)溫度:常溫–25℃~100℃◆高溫–25℃~150℃ -25℃~250℃◆輸出信號(hào) 脈沖電壓輸出信號(hào) 高電平8~10V 低電平0.7~1.3V◆脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m◆脈沖電流遠(yuǎn)傳信號(hào) 4~20 mA,傳輸距離為1000m◆儀表使用環(huán)境 溫度:-25℃~+55℃ 濕度:5~90% RH50℃◆材質(zhì) 不銹鋼, 鋁合金◆電源 DC24V或鋰電池3.6V◆防爆等級(jí) 本安型iaIIbT3-T6◆防護(hù)等級(jí) IP65HTAA-LU系列渦街流量計(jì)產(chǎn)品選型
代號(hào) | 通徑 | 流量范圍㎡/h | ||||||
HTAA-LU-25 | DN25 | 1~10(液體) | 25~60(氣體) | 蒸汽流量請(qǐng)查看說(shuō)明書,DN300以上推薦使用 插入式渦街流量計(jì) | ||||
HTAA-LU-32 | DN32 | 1.5~18(液體) | 15~150(氣體) | |||||
HTAA-LU-40 | DN40 | 2.2~27(液體) | 22.6~150(氣體) | |||||
HTAA-LU-50 | DN50 | 4~55(液體) | 35~350(氣體) | |||||
HTAA-LU-80 | DN80 | 9~135(液體) | 90~900(氣體) | |||||
HTAA-LU-100 | DN100 | 14~200(液體) | 140~1400(氣體) | |||||
HTAA-LU-150 | DN150 | 32~480(液體) | 300~3000(氣體) | |||||
HTAA-LU-200 | DN200 | 56~800(液體) | 550~5500(氣體) | |||||
代號(hào) | 功能1 | |||||||
N | 無(wú)溫壓補(bǔ)償 | |||||||
Y | 有溫壓補(bǔ)償 | |||||||
代號(hào) | 輸出型號(hào) | |||||||
F1 | 4-20mA輸出(二線制) | |||||||
F2 | 4-20mA輸出(三線制) | |||||||
F3 | RS485通訊接口 | |||||||
代號(hào) | 被測(cè)介質(zhì) | |||||||
J1 | 液體 | |||||||
J2 | 氣體 | |||||||
J3 | 蒸汽 | |||||||
代號(hào) | 連接方式 | |||||||
L1 | 法蘭卡裝式 | |||||||
L2 | 法蘭連接式 | |||||||
代號(hào) | 功能2 | |||||||
E1 | 1.0級(jí) | |||||||
E2 | 1.5級(jí) | |||||||
T1 | 常溫 | |||||||
T2 | 高溫 | |||||||
T3 | 蒸汽 | |||||||
P1 | 1.6MPa | |||||||
P2 | 2.5MPa | |||||||
P3 | 4.0MPa | |||||||
D1 | 內(nèi)部3.6V供電 | |||||||
D2 | DC24V供電 | |||||||
B1 | 不銹鋼 | |||||||
B2 | 碳鋼 |
1.適用于氣體/液體和蒸氣流量的檢測(cè)及計(jì)算2.精度:0.5%、1%3.介質(zhì)壓力:小于或等于42Mpa4.溫度:小于或等于250℃5.測(cè)量通徑:DN15~2000mm6.輸出信號(hào):脈沖或4~20mA信號(hào)輸出7.防爆等級(jí):ExiaIICT4~68.可帶RS232、485通訊接口9.分體式、一體式、插入式等多種結(jié)構(gòu)