插入式渦街流量計(jì)的詳細(xì)資料：
一、插入式渦街流量計(jì)工作原理
在流體中設(shè)置非流線型旋渦發(fā)生體(阻流體).則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖1所示。
旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)來流的平均速度為V，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d表體通徑為D.根據(jù)卡曼渦街原理.有如下關(guān)系式:
f=StV/d公式(1)
式中:
f-發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡門旋渦頻率
St-斯特羅哈爾數(shù)(無量綱數(shù))
V-流體的平均流速
d-旋渦發(fā)生體的寬度
由此可見.通過測量卡門渦街分離頻率便可算出瞬時流量。其中.斯特羅哈爾數(shù)(St)是無因次未知數(shù)，圖2表示斯特羅哈爾數(shù)(St)與雷諾數(shù)(Re)的關(guān)系。
在曲線表中St=0.17的平直部分漩渦的釋放頻率與流速成正比，即為渦街流量傳感器測量范圍度。只要檢測出頻率f就可以求得管內(nèi)流體的流速.由流速V求出體積流量。所測得的脈沖數(shù)與體積量之比.稱為儀表常數(shù)(K)。見式(2)
K=N/Q (1/m3)公式(2)
式中:K=儀表常數(shù)(1/m3)
N=脈沖個數(shù)
Q=體積流量(m3)
二、插入式渦街流量計(jì)技術(shù)指標(biāo)
公稱通徑(mm) | 300~1000 |
公稱壓力(MPa) | DN25-DN200 4.0(>4.0協(xié)議供貨)，DN250-DN300 1.6(1.6協(xié)議供貨) |
介質(zhì)溫度(℃) | 壓電式：-40~260，-40~320；電容式：-40~300，-40~400，-40~450 |
本體材料 | 1Cr18Ni9Ti,(其它材料協(xié)議供貨) |
允許振動加速度 | 壓電式：0.2g 電容式：1.0~2.0g |
精確度 | ±2.5%R，±2.5%FS |
范圍度 | 1:6~1：30 |
供電電壓 | 傳感器：+12V DC，+24V DC；變送器：+12V DC，+24V DC；電池供電型：3.6V電池 |
輸出信號 | 方波脈沖(不包括電池供電型)：高電平≥5V，低電平≤1V，電流：4~20mA |
壓力損失系數(shù) | 符合JB/T9249 標(biāo)準(zhǔn)Cd≤2.4 |
防爆標(biāo)志 | 本安型：ExdIIia CT-T5 隔爆型：ExdII CT2-T5 |
防護(hù)等級 | 普通型IP65 潛水型IP68 |
環(huán)境條件 | 溫度-20℃~55℃，相對濕度5%~90%，大氣壓力86KPa~106KPa |
適用介質(zhì) | 氣體、液體、蒸汽 |
傳輸距離 | 三線制脈沖輸出型:≤300m兩線制標(biāo)準(zhǔn)電流輸出型(4~20mA)負(fù)載電阻≤7500Ω |
插入式渦街流量儀表廣泛適用于石油、化工、冶金、熱力、紡織、造紙等行業(yè)對過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體(氧氣、氮?dú)鈿錃?、天然氣、煤氣?、水和液體(如:水、汽油、酒精、苯類等)的計(jì)量和控制。
插入式渦街流量計(jì)外形尺寸
球閥插入式渦街儀表安裝定位尺寸
口徑(mm) | DN250 | DN300 | DN400 | DN500 | DN600 | DN800~2000 |
L | 60.5 | 58 | 65.5 | 60.5 | 55.5 | 45.5 |
插入式渦街流量計(jì)選型
儀表選型是儀表應(yīng)用中非常重用的工作，儀表選型的正確與否將直接影響到儀表是否能夠正常運(yùn)行。
因此用戶和設(shè)計(jì)單位在選用本公司產(chǎn)品時，請仔細(xì)閱讀本節(jié)資料,認(rèn)真核對流體的工藝參數(shù)并隨時可與我公司的銷售或技術(shù)支持部門聯(lián)系.以確保選型正確。
一、適用流量范圍和儀表口徑的確定
儀表口徑的選擇，根據(jù)流量范圍來確定。不同口徑渦街流量儀表的測量范圍是不一樣的。即使同一口徑流量表，用于不同介質(zhì)時，它的測量范圍也是不一樣的。實(shí)際可測的流量范圍需要通過計(jì)算確定。
(一)參比條件下空氣及水的流量范圍，見表4，參比條件如下:
- 氣體：常溫常壓空氣，t=20℃，P=0.1MPa(絕壓)，ρ=1.205kg/m3,υ=15×10-6m2/s。
- 液體：常溫水，t=20℃,ρ=998.2Kg/m3,υ=1.006×10-6m2/s。 (二)確定流量范圍和儀表口徑的基本步驟：
1.明確以下工作參數(shù)。
(1)被測介質(zhì)的名稱、組份
(2)工作狀態(tài)的最小、常用、流量
(3)介質(zhì)的、常用、壓力和溫度
(4)工作狀態(tài)下介質(zhì)的粘度
2.渦街流量儀表測量的是介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量.因此應(yīng)先根據(jù)工藝參數(shù)求出介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量。相關(guān)公式如下:
(1)已知?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量，可通過以下公式求出工況體積流量
(2)已知?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度ρ，可通過以下公式求出工況密度
(3)已知質(zhì)量流量0m換算為體積流量Qv
Qv=Qm×103/ρ
式中:
Qv:介質(zhì)在工況狀態(tài)下的體積流量(m3/h)(Qv=3600f/K K:儀表系數(shù))
Qo:介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(Nm3/h)
Qm:質(zhì)量流量(t/h)
ρ:介質(zhì)在工況狀態(tài)下的密度(kg/m3)
Po:介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m3).常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度.見表5
P:工況狀態(tài)表壓(MPa)
t:工況狀態(tài)溫度(℃)
3.儀表下限流量的確定。渦街流量儀表的上限適用流量一般可不計(jì)算.渦街流量儀表口徑的選擇主要是對流量下限的計(jì)算。下限流量的計(jì)算應(yīng)該滿足兩個條件:最小雷諾數(shù)不應(yīng)低于界限雷諾數(shù)(Re=2×104);對于應(yīng)力式渦街流量儀表在下限流量時產(chǎn)生的旋渦強(qiáng)度應(yīng)大于傳感器旋渦強(qiáng)度的允許值(旋渦強(qiáng)度與升力ρv2成比例關(guān)系)。這些條件可表示如下:
由密度決定的工況可測下限流量:
由運(yùn)動粘度決定的線性下限流量:
Qv=Qo×υ/υo
式中:
Qp:滿足旋渦強(qiáng)度要求的最小體積流量(m3/h)
ρo:參比條件下介質(zhì)的密度
Qv:滿足最小雷諾數(shù)要求的最小線性體積流量(m3/h)
ρ:被測介質(zhì)工況密度(kg/m3)
Qo:參比條件下儀表的最小體積流量(m3/h)
υ:工作狀態(tài)下介質(zhì)的運(yùn)動粘度(m2/S)
υo:參比條件下介質(zhì)的運(yùn)動粘度(m2/s)
通過公式(6). (7)計(jì)算出Qp和Qv比較Qp和Qv.確定流量儀表可測下限流量和線性下限流量:
Qv≥Qp:可測流量范圍為Qp~Qmax，線性流量范圍為Qv≥Qmax
Qv
Qmax:渦街流量儀表的上限體積流量(m3/h )
4.儀表上限流量以表4中的上限流量為準(zhǔn).氣體的上限流速應(yīng)該小于70m/s。液體的上限流速應(yīng)該小于7m/s。
5.當(dāng)用戶測量的介質(zhì)為蒸汽時，常采用的計(jì)量單位是質(zhì)量流量.即:t/h或Kg/h。由于蒸汽(過熱蒸汽和飽和蒸汽)在不同溫度和壓力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范圍的確定可由公式(8)進(jìn)行計(jì)算得出
式中
ρ:蒸汽的密度(kg/m3)
ρo:1.205kg/m3
Q蒸汽:蒸汽質(zhì)量流量(t/h)
6.計(jì)算壓力損失檢測壓力損失對工藝管線是否有影響.公式(單位:Pa):
△P=Cdρv2/2
式中：
△P壓力損失(Pa) Cd:壓力損失系數(shù)
ρ：工況介質(zhì)密度(kg/m3)V:平均流速(m/s)
7.被測介質(zhì)為液體時，為防止氣化和氣蝕，應(yīng)使管道壓力符合以下要求:
P≥2.7△P+1.3po
式中：
△P：壓力損失(Pa)
Po:工作溫度下液體的飽和蒸汽壓(Pa絕壓)
PO：流體的蒸汽壓力(Pa絕壓)
8.渦街流量計(jì)不適合測量高粘度液體。當(dāng)計(jì)算出的可測流量下限不滿足設(shè)計(jì)工藝要求時應(yīng)該考慮選用其它類型流量計(jì)。
9.通過計(jì)算如果有兩種口徑都可滿足要求為了提高測量效果、降低造價。應(yīng)選用口徑較小的表。應(yīng)該注意的是.盡可能使常用量處在流量范圍上限的1/2-2/3
參比條件下渦街流量傳感器工況流量范圍表
儀表口徑(mm) | 液體 | 氣體 | ||
測量范圍(m3/h) | 輸出頻率范圍(Hz) | 測量范圍(m3/h) | 輸出頻率范圍(Hz) | |
300 | 100~1500 | 5.5~87 | 1560~15600 | 85~880 |
400 | 180~3000 | 5.6~87 | 2750~27000 | 85~880 |
500 | 300~4500 | 5.6~88 | 4300~43000 | 85~880 |
600 | 450~6500 | 5.7~89 | 6100~61000 | 85~880 |
800 | 750~10000 | 5.7~88 | 11000~110000 | 85~880 |
1000 | 1200~17000 | 5.8~88 | 17000~170000 | 85~880 |
>1000 | 協(xié)議 |
| 協(xié)議 |
|
常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀體密度(0℃，絕壓P=0.1MPa)
氣體名稱 | 密度(kg/m3) | 氣體名稱 | 密度(kg/m3) |
空氣(干) | 1.2928 | 乙炔 | 1.1717 |
氮?dú)?/span> | 1.2506 | 乙烯 | 1.2604 |
氧氣 | 1.4289 | 丙烯 | 1.9140 |
氬氣 | 1.7840 | 甲烷 | 0.7167 |
氖氣 | 0.9000 | 乙烷 | 1.3567 |
氨氣 | 0.7710 | 丙烷 | 2.0050 |
氫氣 | 0.08988 | 丁烷 | 2.7030 |
一氧化碳 | 1.97704 | 天然氣 | 0.8280 |
二氧化碳 | 1.3401 | 煤制氣 | 0.8020 |
(三)選型舉例:
例一:已知?dú)怏w壓力和溫度及標(biāo)況下的流量時某壓縮空氣.標(biāo)況流量范圍為
Qn=1200-12000Nm3%h壓力P=O.7Mpa(表壓)，溫度t=30℃。試確定流量計(jì)口徑。
步驟一:計(jì)算壓縮空氣的工況體積流量
由公式(3):
工況使用下限體積流量為:
Qvmin=Qn×0.101325×(273.15+t)/293.15(P+0.1)=1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/(0.7+0.1)=157(m3/h)
工況使用流量上限為:Qvmin=1570(m3/h)
步驟二:根據(jù)使用工況流量范圍157-1570m3/h,查表4.滿足下限流量條件的流量計(jì)為DN80、DN100和DN125，考慮到上限流量1270m3/h及使用效果和經(jīng)濟(jì)成本,初選DN100, DN100流量計(jì)的工況流量范圍是100-1700m3/h接近使用流量范圍.初選DN100流量計(jì)，但應(yīng)具體核算DN100流量計(jì)在該工況條件下的可測下限流量。
核算DN100流量計(jì)在該工況條件下的可測下限流量:
由公式(4)及公式(6):
即，流量計(jì)在該工況條件下的可測下限流量是37.46m3/h.遠(yuǎn)小于要求的工況下限流量157m3/h.確定選用DN100流量計(jì)。
例二:已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時
測量介質(zhì)為過熱蒸汽.蒸汽溫度為320℃壓力為1.5MPa(絕壓)流量范圍為3t/h~25t/h.試確定流量計(jì)口徑。
步驟一:計(jì)算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍.經(jīng)查附表二，該狀態(tài)下蒸汽的密度為5.665Kg/m3由公式(8):
步驟二:根據(jù)等效參比流量范圍765-6379m3/h.查表4比較適合該流量范圍為DN200口徑。
