高溫氣體渦街流量計-江蘇銳派儀表有限公司

高溫氣體渦街流量計

概述:

LUB型渦街流量計有普通型、高溫型和就地顯示型三種。

LUB型渦街流量計是根據(jù)卡門渦街原理，利用應力檢測方式，以壓電晶體作為敏感元件，并使檢測部件與旋渦發(fā)生體分離的一種新型流體振蕩型流量傳感器。

該傳感器具有無運動零部件、測量范圍度大、介質適用性廣、測量精度高、檢定周期長、傳輸信號距離遠、壓力損失小、結構簡單、運行可靠、使用壽命長、安裝維護方便等許多顯著優(yōu)點。可廣泛地應用于石油化工、冶金機械、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量和節(jié)能管理。

渦街流量計是根據(jù)“卡門渦街"原理研制成的一種流體振動型流量儀表，基本原理是當流體遇到非流線體時，在非流線體兩側會交替產(chǎn)生旋渦。

1、基本原理見圖一

圖一  St與Re的關系

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

    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，在一定流量內(nèi)St基本不變，無量綱

    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，通過測量旋渦的分離頻率，便可知流體的流速和瞬時量，斯特勞哈爾數(shù)St是通過試驗確定的無量綱的常數(shù)，一段時間內(nèi)輸出的頻率脈沖數(shù)與流體的體積之比稱為儀表系數(shù)，基本公式演變?nèi)缦拢?/SPAN>

式中       Q：一段時間內(nèi)體積量，m3

              S：管道的截面積，m2

     T：一段時間單位，秒

一段時間內(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系列渦街計采用的壓電晶體檢測旋渦分離的頻率。旋渦在柱體后部兩側交替分離，產(chǎn)生壓力脈動。安裝在柱體后面的壓電檢測體感受到渦街的交變力時，產(chǎn)生交變的電荷信號。交變的電荷信號，經(jīng)電荷放大器處理后，以電壓頻率信號輸出（傳感器）或進一步變成與流量成線性比例的4～20 mA直流標準信號輸出（變送器）。

2、電荷檢測放大器工作原理

檢測放大器的作用是將傳感器探頭產(chǎn)生的交變信號，經(jīng)電荷放大器進行電荷/電壓轉換，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。電路原理框圖見圖二

圖二

主要技術特性:

2.1精度等級：1.0；1.5；2.5

2.2重復性誤差%：≤1/3準確度等級值

2.3壓力損失系數(shù)： Cd ≤2.4

2.4測量范圍度：8:1～40:1

2.5公稱壓力（MPa）：1.0；1.6；2.5；（2.5以上訂貨時注明）

2.6測量介質溫度（℃）：—40～200；280；350；450

2.7供電電源：12～24V DC;3.6V DC

2.8輸出信號：

2.8.1電壓脈沖：低電平≤0.5V，高電平≥5V

2.8.2標準信號：電壓信號：0～5V，1～5V

電流信號：0～10mA，4～20mA

2.9使用環(huán)境條件：

2.9.1溫度：—40～55℃

2.9.2相對濕度：5～90%

2.9.3大氣壓力：86～106kPa

2.10流量測量范圍（見表一）

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

規(guī)格型號：

3.1規(guī)格及標記

3.1.1傳感器公稱通徑標記（見表二）

3.1.2被測介質標記（見表三）

3.1.3連接方式標記（見表四）

3.1.4其它標記

A：普通型（無標記）           B：防爆型（標記B）

C：標準信號輸出（標記M）     D：現(xiàn)場顯示（標記X）

3.2傳感器型號

3.2.1型號組成及意義

3.2.2本傳感器的型號表示法*符合中華人民共和國專業(yè)標準《JB/T9249-1999渦街流量傳感器》之規(guī)定。

結構形式及安裝尺寸:

4.1結構形式

傳感器是有檢測表體與檢測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，內(nèi)部旋渦發(fā)生體與表體之間采用氣體保護自熔焊接，堅固耐用。檢測探頭與旋渦發(fā)生體的分離結構，使得難以解決的因導壓孔堵塞而不能工作的現(xiàn)象得到圓滿解決。結構式如圖三所示：

圖三  LUB—2型傳感器外形尺寸圖

4.2安裝及結構尺寸（見圖1與表五）

4.3插入式渦街流量傳感器結構式如圖四所示：

選型:

5.1渦街流量傳感器的選型至關重要，選型的正確與否對儀表的正確運行影響非常大。因此，必須正確進行選型。

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

5.3若被測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應的公稱通徑的傳感器。

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

但被測介質密度與表一所列參比介質密度差異較大時，則應按下列方法確定其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—參比介質的密度（kg/m3）,見表一注。

ρ—被測介質實際工況密度（kg/m3）

Qmin—該通徑傳感器可測量的實際zui小流量，該值應小于管道實際zui小流量（m3/h）

5.5渦街流量傳感器所檢測到的流量均是指工作狀態(tài)下的體積流量，當僅知被測介質的質量流量或標準體積流量時，應進行必要的換算，然后再與表一給定的流量范圍相對照。

5.5.1由質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—工況下的質量流量（kg/h）

ρ—工況下的介質密度（kg/m3）

5.5.2由標準狀態(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—已知的標準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當被測介質為液體時，為了防止氣蝕，應使通過傳感器的介質壓力符合下式要求：

P≥2.6⊿P+1.25PS(Pa)

式中：⊿P—介質通過傳感器的壓力損失（Pa），以下式計算：

⊿P =1.2ρV2(Pa)

式中：ρ—被測介質密度（kg/m3）

V—被測介質平均流速（m/s）

Ps—被測介質工作溫度所對應的飽和蒸汽壓值（Pa）

5.7舉例：

5.7.1某車間由一臺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。

計算：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），其對應飽和蒸汽濕度為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40m3空壓機，四臺20m3空壓機，其工作壓力均為0.8MPa,為工作現(xiàn)場供壓縮空氣。其供氣壓力亦為0.8MPa（表壓），壓縮空氣濕度為50℃。用氣高峰時，開啟二臺40m3和三臺20m3空壓機，用氣少時，僅開啟一臺40m3或二臺20m3的空壓機，試為該空壓站供氣總管道選擇渦街流量傳感器。

計算：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.通過上述計算及分析，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。特殊場合特別訂貨。

6.1.2傳感器在管道上可以沿管道軸線垂直方向上360°任意安裝，可水平、垂直、傾斜安裝。當測量液體時，管道內(nèi)必須充滿液體，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有機械振動的管道上。

6.1.4傳感器盡可能遠離磁電干擾場所。

6.1.5傳感器上游側、下游側應留有足夠直管段，因前后差異不同，請按圖五要求安裝。

D為傳感器公稱直徑

6.1.6安裝傳感器時，管道內(nèi)徑必須與傳感器內(nèi)徑相同。若不能*相同應采用比傳感器通徑略大的管道，誤差：≤3％DN，且不大于5mm。

圖五 直管段預留示意圖

6.2卡裝式傳感器安裝步驟

在安裝過程中為保證儀表不受損傷，應根據(jù)實際情況按如下步驟安裝：

6.2.1按開口尺寸要求在管道上進行開口。

6.2.2將連接上法蘭的整套儀表放入開孔的管道中。

6.2.3對兩片法蘭兩邊實行點焊定位。

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測量頭的插入深度為0.5D，測量頭中心與管道實際軸心的偏離尺寸應不大于0.05D。

6.3.2測量頭的中心線與管道的軸線的夾角不大于5°。

6.3.3按照基座安裝示意圖加工符合圖紙要求的基座，在管道上滿足安裝要求的位置開孔，把基座焊接在管道開孔位置上，且滿足圖六的技術要求。

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，注意不能碰傷測量頭。

6.3.5調(diào)整測量頭插入的深度，保證其中心在管道中心處并保證其中心線與管道中心線在同一軸線上；可在安裝前調(diào)整好測量頭插入的深度，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。運行一段時間后，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*，其軸線投影與管道軸線相重合，兩者軸線的夾角不大于5°。

6.3.8調(diào)整好方向后，把鎖緊螺母擰緊。

6.3.9技術要求

1.安裝基座插入管道部分不得超過管道內(nèi)壁；

2.基座在管道上的位置應端正、不偏斜；

3.去毛刺，去焊渣；

4.基座的法蘭平面與管道軸線平行；

5.嚴禁扳動指向桿。

6.4安裝中應注意的事項

安裝中必須按安裝步驟要求進行，防止儀表損壞。同時注意以下方面。

6.4.1當測量的介質（如壓縮空氣、蒸汽等），需對溫度和壓力進行修正，應按取壓點前1～10D，取溫點后3～5D。（如圖七）

法蘭卡裝型外形圖:

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

6.4.3安裝過程中應避免使傳感器受到?jīng)_擊。

6.4.4安裝過程中應使傳感器流向標志與流體方向相同。