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  技术文章
良好介质适应能力的气体涡街流量计
2012-2-9 10:35:12

 DEC-LU系列气体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。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。  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,如右图所示,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。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)


图2 斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线


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,VSF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。


气体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。


为提高气体涡街流量计的耐高温及抗振动性能,我公司新近开发出了SKLUG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。我公司研制的纵断面形状为圆弧的LGZ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气体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。


气体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。


测量介质: 气体、液体、蒸气


◆口径规格 法兰卡装式口径选择 25,32,50,80,100


◆法兰连接式口径选择 100,150,200


◆流量测量范围 正常测量流速范围 雷诺数1.5×104~4×106;气体5~50m/s; 液体0.5~7m/s


正常测量流量范围 液体、气体流量测量范围; 蒸气流量范围


◆测量精度 1.0级 1.5级


◆被测介质温度:常温–25℃~100℃


◆高温–25℃~150℃ -25℃~250℃


◆输出信号 脉冲电压输出信号 高电平8~10V 低电平0.7~1.3V


◆脉冲占空比约50%,传输距离为100m


◆脉冲电流远传信号 4~20 mA,传输距离为1000m


◆仪表使用环境 温度:-25℃~+55℃ 湿度:5~90% RH50℃


◆材质 不锈钢, 铝合金


◆电源 DC24V或锂电池3.6V


◆防爆等级 本安型iaIIbT3-T6    防护等级 IP65

气体涡街流量计常见故障及原因

气体涡街流量计是利用在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(类似于旗杆后面旗子的漂动),

该旋涡的频率与流速成正比。


气体涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。目前国内生产涡街流量计的生产厂家较多,产品质量也层次不齐,造成了在

使用过程中出现的问题也较多,给用户造成了很多的不便,这里介绍一些涡街流量计主要出现的问题以及产生的原因,供用户参考。
 

一、气体涡街流量计常见问题主要有:


1、始终无指示;


2、指示长期不准;


3、指示不回零;


4、指示大范围波动,无法读数;


5、大流量时指示还可以,小流量时指示不准;


6、小流量时无指示;


7、流量变化时指示变化跟不上;


8、仪表K系数无法确定,多处资料均不一致。
 

二、总结引起这些问题的主要原因,主要涉及到以下方面:


1、选型时出现了问题。


这主要气体涡街流量计的测量下限决定的。有些涡街传感器在口径选型上或者在设计选型之后由于工艺条件变动,使得选择大了―个规格,实际选型应选择尽可能小

的口径,以提高测量精度,比如,一条涡街管线设计上供几个设备使用,由于工艺部分设备有时候不使用,造成目前实际使用流量减小,实际使用造成原设计选型口

径过大,相当于提高了可测的流量下限,工艺管道小流量时指示无法保证,流量大时还可以使用,因为如果要重新改造有时候难度太大.工艺条件的变动只是临时的。

可结合参数的重新整定以提高指示准确度。


2、安装时出现了问题。


主要是传感器前面的直管段长度不够,影响测量精度。如安装点离泵、调节阀等设备太近,造成工作时振动影响了计量,或是安装附近有其他产生振动、高频、高压

设备,影响了流量计的正常工作。


3、仪表设置方面的问题。


由于参数设置错误,导致仪表指示有误。主要是仪表系数、设置压力(温度)与实际工作压力(温度)不符等方面进行检查。


4、信号线路连接问题。


部分回路表面上看线路连接很好,仔细检查,有的接头实际已松动造成回路中断,有的接头虽连接很紧但由于副线问题紧固螺钉却紧固在了线皮上,也使得回路中断。


5、二次仪表与后续仪表的连接问题。由于后续仪表的问题或者由于后续仪表的检修,使得二次仪表的mA输出回路中断,对于这类型的二次仪表来说,尤其是对于后

续的记录仪,在记录仪长期损坏无法修复的情况下,一定要注意短接二次仪表的输出。


6、使用环境问题。

尤其是安装在地井中的传感器部分,由于环境湿度大,造成线路板受潮,通过相应的技改措施,对部分环境湿度大的传感器重新作了把探头部分与转换部分分离

处理,改用了分离型传感器,故善了工作环境,日前这部分仪表运行良好。


7、由于现场调校不好,或者由于调校之后的实际情况的再变动。


由于现场振动噪声平衡调整以及灵敏度调整不好.或者由于调整之后运行一段时间之后现场情况的再变动,造成指示问题。一般气体涡街流量计都有灵敏度

和触发电平的调整,在现场可作适当调整。


8、最后一个要注意流量单位换算的问题。


此类情况在现场也比较多见,特别注意质量与体积、体积的标况流量与工况流量的换算。