介紹
渦街流量計也稱之為旋渦流量計或卡門渦街流量計。綜合吸收發達國家先進技術和總結多年研究生産經驗的基礎上進行精心設計的産品,實現了産品智能化、标準化、系列化、通用化、生産模具化、确保産品質量的美觀性。該産品具有電路先進、功耗微低、量程比寬、結構簡單、阻力損失小、堅固耐用、用途廣、使用壽命長、工作穩定、便于安裝調試等特點。
原理
在流體中設置三角柱型旋渦發生體,則從旋渦發生體兩側交替地産生有規則的旋渦,這種旋渦稱為卡門旋渦,旋渦列在旋渦發生體下遊非對稱地排列。
渦街流量計是根據卡門渦街原理(Kármán Vortex Street)測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、标況的體積流量或質量流量的體積流量計。并可作為流量變送器應用于自動化控制系統中。
渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的,流體在管道中經過渦街流量變送器時,在三角柱的旋渦發生體後上下交替産生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過旋渦發生體的流體平均速度及旋渦發生體特征寬度有關,可用下式表示:
式中:為旋渦的釋放頻率,單位為Hz;v為流過旋渦發生體的流體平均速度,單位為m/s;d為旋渦發生體特征寬度,單位為m;St為斯特勞哈爾數(Strouhal number),無量綱,它的數值範圍為0.14-0.27。
St是雷諾數的函數,。
當雷諾數Re在範圍内,St值約為0.2。在測量中,要盡量滿足流體的雷諾數在,此時旋渦頻率。
由此,通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發生體的流體平均速度v,再由式可以求出流量,其中A為流體流過旋渦發生體的截面積。
技術指标
測量介質:氣體、液體、蒸汽
連接方式:法蘭卡裝式、法蘭式、插入式
口徑規格 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
流量測量範圍 正常測量流速範圍 雷諾數1.5×104~4×106;氣體5~50m/s;液體0.5~7m/s。
正常測量流量範圍 液體、氣體流量測量範圍見表2;蒸汽流量範圍見表3。
測量精度 1.0級 1.5級
被測介質溫度:常溫–25℃~100℃,高溫–25℃~150℃ -25℃~250℃
輸出信号 脈沖電壓輸出信号 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
脈沖電流遠傳信号4~20mA,傳輸距離為1000m
儀表使用環境 溫度:-25℃~+55℃ 濕度:5~90% RH50℃
材質 不鏽鋼,鋁合金
電源 DC24V或锂電池3.6V
防爆等級 本安型iaIIbT3-T6,防護等級 IP65。
特點
1.結構簡單而牢固,無可動部件,可靠性高,長期運行十分可靠。
1.安裝簡單,維護十分方便。
3.檢測傳感器不直接接觸被測介質,性能穩定,壽命長。
4.輸出是與流量成正比的脈沖信号,無零點漂移,精度高。
5.測量範圍寬,量程比可達1:10。
6.壓力損失較小,運行費用低,更具節能意義。
在一定的雷諾數範圍内,輸出信号頻率不受流體物理性質和組份變化的影響,儀表系數僅與旋渦發生體的形狀和尺寸有關,測量流體體積流量時無需補償,調換配件後一般無需重新标定儀表系數。
應用範圍廣,蒸汽、氣體、液體的流量均可測量。
檢定周期為二年。
渦街流量傳感器應用内徑範圍為25-300mm(滿管式)
插入式渦街流量傳感器應用内徑範圍為350-1200mm(插入式)。
滿管式測量液體精度為1%
測量蒸汽和氣體精度為1.5%
插入式測量液體精度為2%
測量蒸汽和氣體精度為2.5%
被測介質溫度為-20~150℃、-40~250℃、+100~350℃(僅管式)
輸出信号為三線制電壓脈沖,三線制4-20mA、二線制4-20mA。
功能
1.表體中同時集成溫壓補償補償功能,可測量流體的标準體積流量或标準質量流量。
2.全智能化、數字化電路設計,可自動補償被測流體密度或标況體積計算。
3.全新的數字濾波和修正功能使流量測量更加精準可靠。
4.電池供電型無需外接電源既可連續工作兩年以上。
5.全新點陣漢字液晶顯示,使用操作更方便。
安裝
管道情況
渦街流量計的安裝要求有一定的前後直管段,常見情況如下(D為管道的直徑):
安裝條件
1.傳感器應安裝在水平、垂直、傾斜(液體流向自下而上)的與其通徑相同的管道上。傳感器的上遊和下2遊應配置一定長度的直管段,其長度應符合前直管段15~20D,後直管段5~1OD的要求。
2.安裝液體傳感器的附近管道内應充滿被測液體。
3.傳感器應避免安裝在有強烈機械振動的管道上。
4.直管段的内徑盡可能與傳感器通徑一緻,若不能一緻,應采用比傳感器通徑略大的管道,誤差要≤3%,并不超過5mm。
傳感器應避免安裝在有較強電磁場幹擾、空間小和維修不方便的場合。
安裝要求
1、合理選擇安裝場所和環境。
避開強電力設備,高頻設備,強電源開關設備;避開高溫熱源和輻射源的影響,避開強烈震動場所和強腐蝕環境等,同時要考慮安裝維修方便。
2、上下遊必須有足夠的直管段。
若傳感器安裝點的上遊在同一平面上有二個90°彎頭,則:上遊直管段≥25D,下遊直管段≥5D。
若傳感器安裝點的上遊在不同平面上有二個90°彎頭,則:上遊直管段≥40D,下遊直管段≥5D。
調節閥應安裝在傳感器的下遊5D以外處,若必須安裝在傳感器的上遊,傳感器上遊直管段應不小于50D,下遊應有不小于5D。
3、安裝點上下遊的配管應與傳感器同心,同軸偏差應不小于0.5DN。
4、管道采取減振動措施。
傳感器盡量避免安裝在振動較強的管道上,特别是橫向振動。若不得已要安裝時,必須采取減振措施,在傳感器的上下遊2D處分别設置管道緊固裝置,并加防振墊。
5、在水平管道上安裝是流量傳感器最常用的安裝方式。
測量氣體流量時,若被測氣體中含有少量的液體,傳感器應安裝在管線的較高處。
測量液體流量時,若被測液體中含有少量的氣體,傳感器應安裝在管線的較低處。
6、傳感器在垂直管道的安裝。
測量氣體流量時,傳感器可以安裝在垂直管道上,流向不限。若被測氣體中含有少量的液體,氣體流向應由下向上。
測量液體流量時,液體流向應由下向上:這樣不會将液體重量額外附加在探頭上。
7、傳感器在水平管道的側裝。
無論測量何種流體,傳感器可以在水平管道上側裝,特别是測量過熱蒸汽,飽和蒸汽和低溫液體,若條件允許最好采用側裝,這樣流體的溫度對放大器的影響較小。
8、傳感器在水平管道的倒裝。
一般情況下不推薦用此安裝方法。此安裝方法不适用于測量一般氣體、過熱蒸汽。可用于測量飽和蒸汽,适用于測量高溫液體或需經常清洗管道的情況。
9、傳感器在有保溫層管道上的安裝。
測量高溫蒸汽時,保溫層最多不能超過支架高度的三分之一。
10、測壓點和測溫點的選擇。
根據測量的需要,需在傳感器附近測量壓力和溫度時,測壓點應在傳感器下遊的3-5D處,測溫點應在傳感器下遊的6-8D處。
注意事項
1.專用法蘭與直管段焊接時不能帶着傳感器焊接。
2.安裝時應使傳感器的流向标志與管道内流體流向一緻。
3.傳感器安裝前,法蘭凹槽内必須放好密封圈。壓力和溫度測量點的位置,取壓點在傳感器下遊3~5DN處,測溫點在下遊5~8DN處。
4.測量高溫介質時,切勿用隔熱材料把傳感器連接杆周圍包起來。
5.連接傳感器的屏蔽電纜走向,應盡可能遠離強電磁場的幹擾場合。絕對不允許與高壓電纜一起敷設,屏蔽電纜要盡量縮短,并且不得盤卷,以減少分布電感,最大長度不應超過200米。
6.安裝傳感器前,管道必須進行清洗。沖掉管内的雜質,避免通流後堵塞傳感器。測量液體的管道必須充滿被測液體,防止氣泡的幹擾。
測量氣體的管道為防止儲積液的幹擾。高溫高壓下更換探頭體時,必須安全操作,做好高溫防護。降溫降壓後在安全條件下方可更換探頭。
規範管理
智能渦街流量計規範安裝,給使用部門在後續管理提供有力的技術保障,對施工單位提出以下幾點具體要求,通過多年的驗證效果很好。
1.智能渦街流量計帶4~20mA輸出,脈沖輸出。
2.智能渦街流量計GPRS遠傳設備需帶脈沖輸入,4~20mA輸入。
3.具有電源防雷和信号防雷(4~20mA)。
4.智能渦街流量計的儀表櫃要求為:櫃内帶UPS電源、配空開及插座、将GPRS通訊裝置、智能渦街流量計轉換器等集中安裝并帶鎖。
5.儀表櫃的平穩需水泥墩底座、儀表櫃防護等級适用戶外、櫃頂具有隔熱層防止陽光直射、櫃具有防潑水功能。
6.表井内需有一側留有足夠的直管段,便于智能渦街流量計檢測、比對和後續管理。
7.設計智能渦街流量計時前端須留有至少10倍公稱通經(10DN)的直管段,後端須留有大于5DN的直管段,确保計量準确。
8.智能渦街流量計應嚴格按說明書安裝,安裝完畢後需測量接地,接地電阻值應在10Ω以下。等電位連接線使用多股銅束導線,線纜需大于等于16mm2;儀表接地線使用多股銅束導線,線纜要求大于等于6mm2。接地标準詳見GB50343-2009《建築物電子信息系統防雷技術規範》。
常見故障
渦街流量計常見故障:一台DN50渦街流量計,從說明書查到,其液體用流量範圍是3-50m3/h。我們在油流标準裝置上标定的結果是10-50m3/h符合精度要求,但10m3/h以下精度不合格,應如何評價此台流量計?
渦街流量汁說明書中,标明的流量範圍是使用于特定參考介質的流量範圍,如液體—般指常溫水。用于其他介質時,可用流量範圍将随介質的粘度和密度不同而異。由于油流量标準裝置采用粘度比水大,密度比水小的柴油做标定介質,流量計的下限流量—般都會相應提高,使可用流量範圍變窄。所以,渦街流量計在油流量标定裝置上标定出現小流量性能變差是正常的。由此我們不難推斷,如果用液化石油氣(這種低粘度介質)标定渦街流量汁,将會得到比水好的相反結果。
影響
輸出二線制(4~20)mA信号的與其它設備之間采用二線制傳輸,所需電源為24V±10%,輸出回路的最大負載電阻為600Ω(包括電纜線的電阻)。一般情況下連接線用600VPVC絕緣電線或電纜;在易受電噪聲幹擾的現場需使用二芯屏蔽線(RWP2×0.5mm),屏蔽層應可靠地接在放大器盒内的接地螺絲上。
渦街流量計的溫度對放大器的影響較小。當用于測量高溫液體或需經常清洗管道時,可将傳感器倒裝。在有保溫層的管道上,切勿用保溫材料将傳感器上連接放大器盒的連杆都包圍起來,最多不超過連杆高度的三分之一。傳感器殼體可以用保溫材料包裹。
渦街流量計應避免在架空非常長的管道上安裝,因為長時間使用後,由于傳感器的下垂作用非常容易造成傳感器與法蘭間的密封洩漏,若不得已要安裝時,必須在傳感器的上下遊2D處分别設置管道緊固裝置。安裝管道應無強烈振動,否則應有必要的減震措施。在傳感器的上下遊2D處分别設置管道緊固裝置,并加防震墊。
渦街流量計的最小流量又往往會低于儀表的下限值,儀表并非工作在它的最佳工作段,為了解決這一問題,通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速,并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量,但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進行整流。
産品選型
正确的選用渦街流量計是保證用好渦街流量計的前提條件,需要考慮的重要因素:通經(DN)、安裝方式、介質溫度、輸出信号、介質種類。
選型表
選型要點
渦街流量計正确選型才能保證渦街流量計更好的使用。選用什麼種類的渦街流量計應根據被測流體介質的物理性質和化學性質來決定?使渦街流量計的通徑、流量範圍、襯裡材料、電極材料和輸出電流等都能适應被測流體的性質和流量測量的要求。
1、精密功能檢查
精度等級和功能根據測量要求和使用場合選擇儀表精度等級,做到經濟合算。比如用于貿易結算、産品交接和能源計量的場合,應該選擇精度等級高些,如1.0級、0.5級,或者更高等級;用于過程控制的場合,根據控制要求選擇不同精度等級;有些僅僅是檢測一下過程流量,無需做精确控制和計量的場合,可以選擇精度等級稍低的,如1.5級、2.5級,甚至4.0級,這時可以選用價格低廉的插入式渦街流量計。
2、可測量的介質
測量介質流速、儀表量程與口徑測量一般的介質時,渦街流量計的滿度流量可以在測量介質流速0.5—12m/s範圍内選用,範圍比較寬。選擇儀表規格(口徑)不一定與工藝管道相同,應視測量流量範圍是否在流速範圍内确定,即當管道流速偏低,不能滿足流量儀表要求時或者在此流速下測量準确度不能保證時,需要縮小儀表口徑,從而提高管内流速,得到滿意測量結果。
3、渦街流量變送器的選擇
在飽和蒸汽測量中采用VA型壓電式渦街流量變送器,由于渦街流量計量程範圍寬,因此,在實際應用中,一般主要考慮測量飽和蒸汽的流量不得低于渦街流量計的下限,也就是說必須滿足流體流速不得低于5m/s。根據用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器,而不能以現有的工藝管道口徑來選擇變送器口徑。
4、壓力補償壓力變送器的選擇
由于飽和蒸汽管路長,壓力波動較大,必須采用壓力補償,考慮到壓力、溫度及密度的對應關系,測量中隻采用壓力補償即可,由于管道飽和蒸汽壓力在0.3-0.7MPa範圍,壓力變送器的量程選擇1MPa即可。
5、.顯示儀表選擇
顯示儀表智能流量顯示儀,具有穩壓補償、瞬時流量顯示和累積流量積算功能。
問題分析
主要存在的問題主要有:
1.指示長期不準。
2.始終無指示。
3.指示大範圍波動,無法讀數。
4.指示不回零。
5.小流量時無指示;
6.大流量時指示還可以,小流量時指示不準;
7.流量變化時指示變化跟不上;
8.儀表K系數無法确定,多處資料均不一緻。
分析及解決方法:總結引起這些問題的主要原因,主要涉及到以下方面:
1、選型方面的問題。有些渦街傳感器在口徑選型上或者在設計選型之後由于工藝條件變動,使得選擇大了―個規格,實際選型應選擇盡可能小的口徑,以提高測量精度,這方面的原因主要同問題①、③、⑥有關。比如,一條渦街管線設計上供幾個設備使用,由于工藝部分設備有時候不使用,造成實際使用流量減小,實際使用造成原設計選型口徑過大,相當于提高了可測的流量下限,工藝管道小流量時指示無法保證,流量大時還可以使用,因為如果要重新改造有時候難度太大.工藝條件的變動隻是臨時的。可結合參數的重新整定以提高指示準确度。
2、安裝方面的問題。主要是傳感器前面的直管段長度不夠,影響測量精度,這方面的原因主要同問題①有關。比如:傳感器前面直管段明顯不足,由于FIC203不用于計量,僅僅用于控制,故精度可以使用相當于降級使用。
3、參數整定方向的原因。由于參數錯誤,導緻儀表指示有誤.參數錯誤使得二次儀表滿度頻率計算錯誤,這方面的原因主要同問題①、③有關。滿度頻率相差不多的使得指示長期不準,實際滿度頻率大幹計算的滿度頻率的使得指示大範圍波動,無法讀數,而資料上參數的不一緻性又影響了參數的最終确定,最終通過重新标定結合相互比較确定了參數,解決了這一問題。
4、二次儀表故障。這部分故障較多,包括:一次儀表電路闆有斷線之處,量程設定有個别位顯示壞,K系數設定有個别位顯示壞,使得無法确定量程設定以及K系數設定,這部分原因主要向問題①、②有關。通過修複相應的故障,問題得以解決。
5、四路線路連接問題。部分回路表面上看線路連接很好,仔細檢查,有的接頭實際已松動造成回路中斷,有的接頭雖連接很緊但由于副線問題緊固螺釘卻緊固在了線皮上,也使得回路中斷,這部分原因主要同問題②有關。
6、二次儀表與後續儀表的連接問題。由于後續儀表的問題或者由于後續儀表的檢修,使得二次儀表的mA輸出回路中斷,對于這類型的二次儀表來說,這部分原因主要同問題②有關。尤其是對于後續的記錄儀,在記錄儀長期損壞無法修複的情況下,一定要注意短接二次儀表的輸出。
7、由于二次儀表平軸電纜故障造成回路始終無指示。由于長期運行,再加上受到灰塵的影響,造成平軸電纜故障,通過清洗或者更換平軸電線,問題得以解決。
8、對于問題⑦主要是由于二次儀表顯示表頭線圈固定螺絲松,造成表頭下沉,指針與表殼摩擦大,動作不靈,通過調整表頭并重新固定,問題相應解決。
9、使用環境問題。尤其是安裝在地井中的傳感器部分,由于環境濕度大,造成線路闆受潮,這部分原因主要同問題②、②有關。通過相應的技改措施,對部分環境濕度大的傳感器重新作了把探頭部分與轉換部分分離處理,改用了分離型傳感器,故善了工作環境,日前這部分儀表運行良好。
10、由于現場調校不好,或者由于調校之後的實際情況的再變動。由于現場振動噪聲平衡調整以及靈敏度調整不好.或者由于調整之後運行一段時間之後現場情況的再變動,造成指示問題、這部分原因主要同問題④、⑤有關。使用示波器,加上結合工藝運行情況,重新調整。
渦街流量計安裝對直管段的要求:
正确地選擇安裝點和正确安裝流量計都是非常重要的環節,若安裝環節失誤輕者影響測量精度,重者會影響流量計的使用壽命,甚至會損壞流量計。
渦街流量計安裝對直管段的要求是非常重要的。它的詳細要求如下:
若流量計安裝點上的上遊有漸縮管,流量計上遊應有不小于15D(D為管道直徑)的等徑直管段,下遊應有不小于5D的等徑直管段。
若流量計安裝點上的上遊有漸擴管,流量計上遊應有不小于18D(D為管道直徑)的等徑直管段,下遊應有不小于5D的等徑直管段
若流量計安裝點上遊有90°彎頭或下行接頭,流量計上遊應有不小于20D的等徑直管段,下遊應有不小于5D的等徑直管段。
若流量計安裝點上遊在同一平面上有90°彎頭,流量計上遊應有不小于25D的等徑直管段,下遊應有不小于5D的等徑直管段。
流量調節閥或壓力調節閥盡量安裝在流量計下遊5D以遠處,若必須安裝在流量計的上遊,
流量計上遊若有活塞式或柱塞式泵,活塞式或羅茨式風機、壓縮機,
特别注意:渦街流量計安裝點的上遊較近處若裝有閥門,不斷地開關閥門,對流量計的使用壽命影響極大,非常容易對流量計造成永久性損壞。流量計盡量避免在架空的非常長的管道上安裝,這樣時間一長後,由于流量計的下垂非常容易造成流量計于法蘭的密封洩露,若不得已安裝時,必須在流量計的上下遊2D處分别設置管道緊固裝置。
流量計算
Pn,P--分别為标準狀态下和工況下的絕對壓力,Pa;
Tn,T--分别為标準狀态下和工況下的熱力學溫度,K;
Zn,Z--分别為标準狀态下和工況下氣體壓縮系數。
檢定
現如今能源正在逐步減少,所以國家出台了關于能源管理的相關條例,其中明确指出,渦街流量計在應用于貿易結算中必須要到相關的檢定部門做技術檢定,出具相應的證書後才能投入使用。
現常用的渦街流量計檢定方法有兩種:
标準表法
用渦街流量計作标準器與被檢流量計串聯,可用靜态法或動态法檢定。通過比較兩台流量計的讀數,求得被檢渦街流量計誤差。
标準表法流量計标準裝置的特點:
标準表法裝置适用于計量各種流體(包括液體和氣體),也适用于各種粘度的液體。
進行示值檢定時,作為标準表的流量計與被檢流量計串聯安裝于同一個封閉管道系統中,一般無時間測量誤差。
作為标準表的渦街流量計,可以與被檢流量計各類相同,也可以不同。
用标準表法檢定流量計時可以不切斷氣流或液流,故适宜于在線檢定,也适用于作密閉管路的計量标準器。
标準表法容易實現自動化,密閉安全,不污染環境。
體積小,重量輕,裝置構造簡單,操作方便,運輸安裝較易,成本較低。
标準表流量計準确度偏低,穩定性較差,常需要定期或不定期進行比對,以監督其計量性能。标準表的檢定周期較短。
鐘罩法
由于形如鐘罩的開口容器,倒放入裝有密封液體(水或其它液體)的上開口圓筒形儲液槽内。鐘罩是浮在密封液體中,鐘罩内的容積已知,在測量時間間隔内,測量鐘罩上升(或下降)時吸入(或排出)氣體體積量,可求得氣體流量。
鐘罩法裝置是一種容積法氣體流量計裝置。
用鐘罩法檢定渦街流量計時,可以采用進氣方式或排出方式兩種檢定方法。進氣方式工作壓力高于鐘罩餘壓,流量較大。排氣方式工作壓力一般小于鐘罩餘壓,流量較小。
鐘罩有水封和油封式,對水封式鐘罩,若用排氣方式檢定流量計,被檢流量計的溫度低于鐘罩内的水溫時,要考慮空氣中的水蒸汽結露而産生的誤差。
鐘罩法隻能用于計量接近大氣壓力的空氣流量計。煤氣表和濕式氣體流量計常用此法檢定,流量範圍較小,可以檢定上限流量為(3000-5000)m3/h的流量計。裝置準确度達0.2%~0.5%。
工業應用
特點
測量介質:液體、氣體、蒸汽公稱通徑:DN15-DN300(非标産品可根據用戶要求特殊定做)溫度範圍:-40℃~350℃ 壓力規格:PN1.6Mpa;PN2.5Mpa;PN4.0Mpa,更高的壓力規格可特殊定做範圍度:正常範圍1:10 擴展範圍1:15壓力損失系數:Cd≤2.6系統測量精度:液體、氣體 示值±1%蒸汽 示值±1.5%插入式流量計示值±2.5%供電電壓:傳感器+12VDC、+24VDC(可選)變送器+24VDC。
現場顯示型儀表自帶3.6锂電池輸出信号:傳感器脈沖頻率信号0.1~3000Hz 低電平≤1V 高電平≥6V。
變送器兩線制4~20mADC電流信号充許振動加速度: 壓電式≤0.2g 環境溫度: -40℃~55℃(非防爆場所) -20℃~55℃(防爆場所)環境濕度:相對濕度5~85%信号遠傳距離: ≤500m信号線接口:内螺紋M20×1.5防爆等級:iaⅡCT2-T5防護等級:普通型IP65 潛水型IP68儀表材質:轉換器外殼采用鋁合金,表體部分采用1Cr18Ni9Ti,也可根據用戶要求采用特殊材質。
作用範圍
渦街流量計流量測量技術與儀表的應用大緻有以下幾個領域。
工業生産過程
流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一,它被廣泛适用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建築、輕紡、食品、醫藥、農業、環境保護及人民日常生活等國民經濟各個領域,是發展工農業生産,節約能源,改進産品質量,提高經濟效益和管理水平的重要工具在國民經濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中,流量儀表有兩大功用:作為過程自動化控制系統的檢測儀表和測量物料數量的總量表。
能源計量
能源分為一次能源(煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣)、二次能源(電力、焦炭、人工燃氣、成品油、液化石油氣、蒸汽)及載能工質(壓縮空氣、氧、氮、氫、水)等。能源計量是科學管理能源,實現節能降耗,提高經濟效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分,水、人工燃氣、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用着數量極其龐大的流量計,它們是能源管理和經濟核算不可缺少的工具。
環境保護工程
煙氣,廢液、污水等的排放嚴重污染大氣和水資源,嚴重威脅人類生存環境。國家把可持續發展列為國策,環境保護将是21世紀的最大課題。空氣和水的污染要得到控制,必須加強管理,而管理的基礎是污染量的定量控制。
中國是以煤為主要能源的國家,全國有上百萬個煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是根治污染的重要項目,每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計,組成連椟排放監視系統。煙氣的流量沆量有很大因難,它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規則,氣體組分變化不定,流速範圍大,髒污,灰塵,腐蝕,高溫,無直管段等。
交通運輸
有五種方式:鐵路公路、航空、水運、和管道運輸。其中管道運輸雖早已有之,但應用并不普遍。随着環保問題的突出,管道運輸的特點引起人們的重視。管道運輸必須裝備流量計,它是控制、分配和調度的眼睛,亦是安全監沒和經濟核算的必備工具。
流量計對安裝點上的上下遊直管段一定的要求,否則會影響測量精度。
優勢外部環境
渦街流量計采用微功耗高新技術,采用锂電池供電可不間斷運行一年以上,節省了電纜和顯示儀表的采購安裝費用,可就地顯示瞬時流量、累積流量等。溫度補償一體型渦街流量計還帶有溫度傳感器,可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計算出壓力,從而顯示飽和蒸汽的質量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力傳感器,用于氣體流量測量可直接測量出氣體介質的溫度和壓力,從而顯示氣體的标況體積流量。
渦街流量計流通管道條件
安裝
流體條件:單向流充滿整個管道,液體中允許有少量氣泡和固定微粒,氣體中允許有少量固體、塵粒和夜霧。飽和蒸汽的幹度不小于85%。不得有旋轉流和脈動流。雷諾數Re>4000。溫度,壓力在規定範圍内。
管道條件:
傳感器的前後應有足夠長的圓形直管段,其内徑光滑并與通徑DN一緻。前後直管段視前面狀态而變,确保流體為充分發展的流态。
1.整流器的安裝:場地限制,直管段無法滿足,應安裝整流器,是一種非均勻分布多孔整流器,結構簡單,成本低,安裝方便,阻力損失小。
2.安裝條件:遠離震動源,有振動時在前後直管段2D處加支架用橡皮減振。傳感器通徑圓應與前後直管段内徑圓保持同心。法蘭焊接時,密封夾緊時,管内不得有突出部分。流向應與箭頭方向一緻。(高溫時推薦2、3、4位置,常溫和低溫時推薦1位置,垂直管道時選3位置。
3.溫度壓力補償安裝:P------壓力變送器,T---------溫度傳感器,安裝在直管段上。
4.爆炸性場所安裝:在搬運或安裝時候承受的加速沖擊不允許超過2g。安裝要求應符合《中華人民共和國爆炸危險使用場所電氣安全使用規程》規定,渦街流量計必須與電源,信号安全栅配套使用,或者選用隔爆型傳感器(變送器),不得直接與其他供電系統連接。
測量蒸汽
渦街流量計主要用于工業管道介質流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質,是一種比較先進、理想的流量儀表。
渦街流量計測量蒸汽三種方式有:
第一、也是使用最為廣泛的,帶溫壓補償渦街流量計。這是一種間接式渦街質量流量計,實際使用過程中通過溫度和壓力的測量間接測算出密度,再與渦街流量計計量出的體積數相乘,可以算出質量。這是蘇科儀表渦街流量計測量蒸汽的最普遍的一種形式。
第二、升力式渦街流量計,直接測量介質的質量。理論依據是:介質的質量流量大小與漩渦的強度有一定的比例關系,計算出漩渦強度大小,就可以直接算出介質的質量。日本橫河生産過這種流量計,但精度不太理想,市場使用率不高。
最後一種就是差壓式渦街質量流量計,差壓信号+渦街流量計=差壓式渦街質量流量計。差壓信号是發生體上、下遊特定位置的兩個取壓孔間的壓力差。兩取壓孔的軸線應與發生體的軸線處在同一平面内。取壓孔的距離對差壓值的大小和穩定性有明顯影響。距離近,差壓信号大,但穩定性差;距離遠,則反之。通過試驗,選擇合适的取壓孔位置是很重要的。和升力式渦街質量流量計相比,這種儀表更簡單,更容易實現。國内已有生産廠家投人開發,并取得發明專利,産品已在部分企業應用。
接線說明
渦街流量計傳感器為三線制:電源、信号、電源地。采用三芯屏蔽電纜。屏蔽線在傳感器一端接外殼地。不得在二次儀表端接大地。三芯分别接電源、信号、(Ω)電源地。
變送器為兩線制:采用二芯電纜,渦街“+”、“-”端子分别接+24V及測試儀表信号輸入“+”端,信号“-”端與24VDC“-”端鍊接,該回路輸出4~20mA。