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蒸汽涡街流量计
发布日期:2017-12-06
蒸汽涡街流量计
  蒸汽涡街流量计主要用于工业管道中蒸汽介质流体的流量测量,蒸汽涡街流量计特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。
产品简介
 蒸汽流量计广泛应用于各行业的蒸汽、气体和液体流量的计量。
 蒸汽流量计的专利技术解决了所应用的同类产品检测探头体直接与被测介质接触。测量介质温度不高以及维修不方便等问题。
 该蒸汽流量传感器同时具备宽量程(K)型传感器所有的专利技术、工艺和特点。特别适用于高温流体介质以及常温流体工况下不能停工停产断流维修的场合下使用。极大地拓展了蒸汽流量计的应用范围。
该涡街式蒸汽流量计严格执行国家行业标准(JB/T9279-1999)和计量检定规程(JJG198-94),为当前的工业计量、能源管理和工程设计提供了一种符合我国专业标准的最新型涡街式蒸汽流量计流量仪表。
工作特点
1、被测介质温度范围宽;
2、常温流体工况下该蒸汽流量传感器不断流可在线维修。
3、结构简单牢固,无运动磨损部件,使用寿命长;
4、涡街式蒸汽流量计测量精度高,阻力损失小;
5、安装方便,维修量小;
6、蒸汽流量计可远距离传输流量信号,实现集中管理。

技能参数
1、精确度:液体1.0级、气体1.5级(标准流量范围内);
2、重复性:0.2%、0.3%;
3、公称通径:DN50mm~DN500mm;
4、流量范围度:a)扩展流量范围:液体20:1、气体15:1;b)标准流量范围:液体10:1、气体8:1;
5、公称压力:2.5MPa;
6、被测介质温度:-200~+400℃;
7、压力损失:阻力系数Cd≤2.4;
8、供电电源:12~24V DC;
9、输出信号:电压脉冲:低电平≤1V 高电平≥6V;标准电源:4~20mA DC;
10、防爆标志:iaⅡT6。
工作原理

在蒸汽流体中设置三角柱型旋涡发生体,则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。
设旋涡的发生频率为f,被测介质平均流速为 ,旋涡发生体迎流面宽度为d,表体通径为D,即可得到以下关系式:
f=SrU1/d=SrU/md  (1)
式中 U1--旋涡发生体两侧平均流速,m/s;
Sr--斯特劳哈尔数;
m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比
管道内体积流量qv为
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr  (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1   (3)
式中 K--流量计的仪表系数,脉冲数/m3(P/m3)。
K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外,还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数,它与旋涡发生体形状及雷诺数有关,图2所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见,在ReD=2×104~7×106范围内,Sr可视为常数,这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时,VSF的流量计算式为(4)
式中 qVn,qV--分别为标准状态下(0oC或20oC,101.325kPa)和工况下的体积流量,m3/h;
Pn,P--分别为标准状态下和工况下的绝对压力,Pa;
Tn,T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度,K;
Zn,Z--分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。
由上式可见,输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响,即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量,这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度,流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。
蒸汽涡街流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。
为提高蒸汽涡街流量计的耐高温及抗振动性能,开发出了改进型涡街流量传感器,因其独特的结构和选材使该传感器可在高温(350℃)、强振动(≤1g)的恶劣工况下使用。
在实际应用中,往往最大流量远低于仪表的上限值,随着负荷的变化,最小流量又往往会低于仪表的下限值,仪表并非工作在它的最佳工作段,为了解决这一问题,通常采用在测量处缩径提高测量处的流速,并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量,但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流,使加工、安装都不方便。纵断面形状为圆弧的变径整流器,具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用,其结构尺寸小,仅为工艺管内径的1/3,与涡街流量计作成一体,不仅不需要另外附加一段直管段,还可以降低对工艺管直管段的要求,安装非常方便。
为了使用方便,电池供电的就地显示型蒸汽涡街流量计采用微功耗高新技术,采用锂电池供电可不间断运行一年以上,节省了电缆和显示仪表的采购安装费用,可就地显示瞬时流量、累积流量等。温度补偿一体型涡街流量计还带有温度传感器,可以直接测量出饱和蒸汽的温度并计算出压力,从而显示饱和蒸汽的质量流量。温压补偿一体型带有温度、压力传感器,用于气体流量测量可直接测量出气体介质的温度和压力,从而显示气体的标况体积流量。
 
蒸汽涡街流量计分类
1、按连接方式分类
按涡街流量计与管道的连接方式可以分成法兰连接型和法兰夹装型。这两种连接形式各有优点。法兰连接型把仪表和连接法兰作成一体,安装方便,但对制造厂来说增加了机械加工量,特别是同的压力等级,需要铸造加工耐压等级不同的法兰。而法兰夹装型涡街流量计,两端不带笨重的法兰,比较轻便。在保证密封面和机械强度满足要求的前提下,只制造无兰的表体就可以了。用户使用时,可根据工作压力不同选用不同压力等级的法兰与之连接。 
2、按检测技术分类 
按检测技术不同,可以将涡街流量计分成热敏式涡街流量计、超声式涡街流量计、电容式涡街流量计、应力式涡街流量计、应变式涡街流量计、磁电(振动体)式涡街流量计、光电与光纤式涡街流量计以及其他检测技术的涡街流量计。这一分类方法是目前制造厂商和用户都比较习惯的分类方式,从名称上就可以体现出涡街流量计的不同特点。
3、按使用目的分类
按使用目的不同、还可以将涡街流量计分成防爆型涡街流量计、高温型涡街流量计、极低温型涡街流量计、耐腐型涡街流量计、插入型涡街流量计以及质量型涡街流量计。 
4、按结构形式分类
按结构形式可以将涡街流量计分成一体型和远传型。其中:一体型涡街流量计:把传感器与转换器(包括流量计算显示单元)集中成一体。而远传型(或分离型)涡街流量计指的是仪表的传感器与转换器分离,适用于特殊工作条件,如高温型涡街流量计。 
5、按仪表的功能分类
按仪表的功能涡街流量计分成常规型和智能型。其中智能型涡街流量计是近几年出现的新型流量计。它的出现是传感器技术、数字技术和通信技术快速发展的体现。

蒸汽涡街流量计广泛适用于石油、化工、冶金、热力、纺织、造纸等行业对过热蒸汽、饱和蒸汽、压缩空气和一般气体(氧气、氮气氢气、天然气、煤气等) 、水和液体(如:水、汽油、酒精、苯类等)的计量和控制,精度高,在测量流体体积流量时不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响,可靠性高,维护量小,能长期稳定。
蒸汽涡街流量计主要用于各种行业工业管道中大口径气体、液体、蒸汽介质流体的流量测量,蒸汽涡街流量计特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。蒸汽涡街流量计参数能长期稳定。蒸汽涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表。
蒸汽涡街流量计按国际标准化组织IS07145(在环形截面封闭管道中的流体流量测定—在截面一点的速度测量法),采用埋入压电晶体的涡街测速探头,插入大口径工业管道内,将卡门旋涡频率转换为与流量成正比的电流或电压脉冲信号或4~20mADC电流信号蒸汽涡街流量计按国际标准化组织IS07145(在环形截面封闭管道中的流体流量测定—在截面一点的速度测量法),采用埋入压电晶体的涡街测速探头,插入大口径工业管道内,将卡门旋涡频率转换为与流量成正比的电流或电压脉冲信号或4~20毫安电流信号。


蒸汽是各生产企业的重要的二次能源之一,有的直接参与化学反应,但多数是用其热能。企业在谈论节能降耗一般会先想到蒸汽。从眼前本单位利益出发,降低生产成本需要降低蒸汽损耗。金湖黄河仪表有限公司根据多年生产和检修蒸汽流量计的经验,就蒸汽流量计在选型、安装和使用提出以下建议供大家参考:
一、计量器具及流量计的选用
    由于孔板侧量技术发展成熟,有相应的国标和国际标准作支持,本身结构简单、造价低,耐高温性能和抗振性能好,所以对于大中型管道,如DN200mm以上管道,多是采用孔板差压式流量计,尤其是高压过热蒸汽,全部是采用孔板差压式流量计。对于中小管道,一般在DNl00以下,除了孔板差压式以外,涡街流量计使用数量越来越多。而对于更小的用户,管径在Dg50mm以下的,多为涡街流量计和分流旋翼式流量计。
二、蒸汽的密度补偿要科学准确
    为了正确计量蒸汽的质量流量,必须考虑蒸汽压力和温度的变化,通过流量积算仪对蒸汽密度进行补偿。测量蒸汽温度的铂电阻一定要规范安装:测温铂热电阻插入管道中心位置、铂热电阻安装在流量计下游的5倍管径处、安装铂热电阻的管道位置采取保温措施等,确保测得的温度数值准确。在蒸汽压力的测量中一定要注意,如果采用引压管引压,必须进行零点迁移(因为引压管内冷凝水的重力作用会使压力变送器测量到的压力与实际压力之间出现一定的差值,引起密度补偿的误差),也可在流量积算仪内进行修正。压力变送器安装在蒸汽流量计下游的4倍管径处,压力变送器前的阀门、密封垫应完好畅通,以保证蒸汽压力的准确测量。如果采用设定压力、温度进行补偿,所设定的数值应力求接近实际,否则误差很大,一般不建议采用。
    在流量积算仪中要正确设定蒸汽流量计的运行状态,这对蒸汽费用的正确计算至关重要。对于蒸汽状态不好明确判断的使用场合,建议采用智能型流量积算仪,配合铂电阻、压力变送器进行温度、压力补偿,这样所计量的蒸汽质量流量最准确。
三、保证流量计上下游有足够的直管段
    对于传统的涡街流量计,其前后安装直管段要求一般分别为20倍管径和5倍管径(这是流量计的前面无阀门等障碍物的技术要求;有障碍物还要增加直管段)。如果上下游直管段不够,就会导致管道内蒸汽流动未充分发展,在流速分布剖面发生畸变。用户可通过在蒸汽流量计前安装流动调整器或增加直管段来调整管道的流速分布,使蒸汽流量计处的流体为充分发展状态。对于一些大口径蒸汽流量计,满足上下游直管段的安装要求更为重要。
四、蒸汽流量计的量程比要合理
    量程比是指一个流量计在能确保给定的准确度范围内,所能测量的最大流量和最小流量之比。用户要根据自己的实际使用量选择流量计,理论上待选蒸汽流量计的量程要完全覆盖用户的使用量程。超过流量上限和低于流量下限使用都会造成蒸汽流量计计量的严重不准。比如:实际平均流量为5t/h的涡街蒸汽流量计,一般应选择口径为150mm的涡街流量计,但是当流量降低到0.3t/h或超过15t/h时,流量计就会出现严重计量失准。
五、避免测量现场存在振动和电磁干扰
    蒸汽计量中应用最多的涡街流量计受设计原理的影响,对机械振动比较敏感,计量结果易受振动干扰,应对蒸汽流量计前后管段作可靠的支撑设计,加装振动缓冲部件,如管道振动不可避免,应选用抗干扰能力相对强的蒸汽流量计(如气体超声波流量计、智能式涡街流量计、差压式流量计等)。如果蒸汽流量计现场存在振动干扰,就会对在用的涡街蒸汽流量计产生低频率的脉冲信号影响,蒸汽流量计就会将这些脉冲作为流量信号传递给流量积算仪,形成累计流量,导致部分涡街蒸汽流量计在一段时间不用蒸汽的情况下仍然会有一定量的数值累计。这就是“不用汽而流量计走字”的原因,因此蒸汽用户在不用蒸汽的情况下,也要与供汽单位共同记好表底,防止蒸汽流量计“空跑”。
六、定期依法检定很重要
    强制检定的计量器具和能源计量器具应定期检定,凡经检定不符合要求的计量器具一律不准使用。蒸汽流量计必须定期检定,这是保证蒸汽流量正确计量的前提。因此,广大用户每年都要将使用的蒸汽流量计等送到当地法定计量技术机构进行计量检定。如果蒸汽流量计检定合格,而实际使用却感觉“计量不准”,这时用户就要从仪表是否正确安装、选型、仪表运行状态设置、外界干扰、蒸汽的实际状态是否有变化等方面寻找解决问题的方法。
 

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