在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體,則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡門旋渦,如右圖所示,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)平均流速為 ,旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,表體通徑為D,即可得到以下關(guān)系式:
f=SrU1/d=SrU/md ?。?)
式中 U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,m/s;
Sr--斯特勞哈爾數(shù);
m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比
管道內(nèi)體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中 K--流量計的儀表系數(shù),脈沖數(shù)/m3(P/m3)。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外,還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù),它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān),圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見,在ReD=2×104~7×106范圍內(nèi),Sr可視為常數(shù),這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時,VSF的流量計算式為
(4)
圖2 斯蒸汽流量計特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線
式中 qVn,qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(0oC或20oC,101.325kPa)和工況下的體積流量,m3/h;
Pn,P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力,Pa;
Tn,T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度,K;
Zn,Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
由上式可見,VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響,即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量,這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度,流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。
鍋爐循環(huán)蒸汽流量計便是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力,無需溫度壓力補(bǔ)償即可直接測量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量,配備溫度、壓力傳感器可測量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量,是節(jié)流式流量計的理想替代產(chǎn)品。
為提高鍋爐循環(huán)蒸汽流量計的耐高溫及抗振動性能,我公司新近開發(fā)出了SDLU改進(jìn)型渦街流量傳感器,因其*的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫(350℃)、強(qiáng)振動(≤1g)的惡劣工況下使用。
在實(shí)際應(yīng)用中,往往流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值,隨著負(fù)荷的變化,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(jìn)行整流,使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器,具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用,其結(jié)構(gòu)尺寸小,僅為工藝管內(nèi)徑的1/3,與鍋爐循環(huán)蒸汽流量計作成一體,不僅不需要另外附加一段直管段,還可以降低對工藝管直管段的要求,安裝非常方便。
為了使用方便,電池供電的本地顯示型鍋爐循環(huán)蒸汽流量計采用微功耗*,采用鋰電池供電可不間斷運(yùn)行一年以上,節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購安裝費(fèi)用,可就地顯示瞬時流量、累積流量等。溫度補(bǔ)償一體型鍋爐循環(huán)蒸汽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(zhì)量流量。溫壓補(bǔ)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(zhì)的溫度和壓力,從而顯示氣體的標(biāo)況體積流量。
四蒸汽流量計、技術(shù)指標(biāo)
1.測量介質(zhì):液體、氣體、飽和蒸汽、過熱蒸汽。
2.精度等級:液體±1.0%,氣體(蒸汽) ±1.5%,插入式±2.5%。
3.工作壓力:1.6MPa,2.5MPa,4.0MPa,6.4MPa。
4.介質(zhì)溫度:普通型-40~150℃ 中溫型-40~250℃ 高溫型-40~350℃。
5.輸出信號:三線電壓脈沖,低電平0~1V,高電平 > 4V,占空比50%; 二線制標(biāo)準(zhǔn)電流4~20mA;三線制標(biāo)準(zhǔn)電流0~10mA。
6.工作環(huán)境:-35℃~+60℃,濕度≤95%RH。
7.工作電源:DC12V;DC24V。
8.殼體材料:碳鋼、不銹鋼。
9.防爆類型:本安型 ExibIICT6。、
對直管段的要求
為了確保儀表正常、準(zhǔn)確運(yùn)行,傳感器安裝點(diǎn)的上下游必須有一定的直管道,以調(diào)整流場,如圖所示。
圖1:同心縮管;
圖2:同心擴(kuò)管;
圖3:一個90度彎頭;
圖4:同一平面兩個90度彎頭;
圖5:不同平面兩個90度彎頭;
圖6 :調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在傳感器下游5D以 遠(yuǎn)處,若必須安裝在傳感器上游,則傳感器上游應(yīng)有不小于50D的 等徑直管段,下游應(yīng)有不小于5D 的等徑直管段。
九、對管道的要求
1)上、下游配管內(nèi)徑D和與傳感器內(nèi)徑DN相同,其差異滿足下述條件:0.95DN≤D≤1.1DN。
2)配管應(yīng)與傳感器同心,同軸度應(yīng)小于0.05DN。
3)密封墊不能凸入管道內(nèi),其內(nèi)徑可比傳感器內(nèi)徑略大。
4)如需斷流檢查與清洗傳感器,應(yīng)設(shè)置旁通管道,如下圖所示。
對管道振動的要求
傳感器盡量避免安裝在振動較強(qiáng)的管道上,若不得已要安裝時,必須采取減震措施,在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置,并加防振墊。
特別注意:在空壓機(jī)出口處振動較強(qiáng),不能安裝傳感器,應(yīng)安裝在儲氣罐之后。
產(chǎn)品選型表
1、明確管道內(nèi)徑、測量介質(zhì)名稱、介質(zhì)狀態(tài)、工作壓力、工作溫度、工藝流量范圍(最小、正常、工況流量m3/h,)非工況流量可根據(jù)用戶提供參數(shù)定做。
2、根據(jù)上述參數(shù)查閱流量范圍參考表,選擇管徑的大小,使用的流量應(yīng)不小于流量計額定流量的50%。
型號 | 說明 | |||||||
DT-080-3 | 蒸汽鍋爐循環(huán)蒸汽流量計 | |||||||
安裝方式 | 2 | 法蘭卡裝式 | ||||||
3 | 法蘭連接式 | |||||||
4 | 管道對焊式 | |||||||
5 | 螺紋連接式 | |||||||
6 | 卡箍連接式 | |||||||
7 | 固定插入式 | |||||||
8 | 球閥插入式 | |||||||
測量介質(zhì) | 2 | 液體 | ||||||
3 | 氣體 | |||||||
4 | 蒸汽 | |||||||
公稱通徑 | -X | 流量計公稱通徑用2-4位阿拉伯?dāng)?shù)字表示 例如:DN200用200表示 | ||||||
輸出信號 | -2 | 脈沖頻率信號無顯示 | ||||||
-3 | 脈沖頻率信號帶顯示 | |||||||
-4 | 電池供電帶顯示 | |||||||
-5 | 兩線制4~20mA信號無顯示 | |||||||
-6 | 兩線制4~20mA信號帶顯示 | |||||||
-7 | 兩線制4~20mA信號帶hart通訊 | |||||||
-8 | 三線制4~20mA信號帶顯示 | |||||||
-9 | 三線制4~20mA信號帶RS485通訊 | |||||||
溫度規(guī)格 | 2 | -50~50℃(僅電容式) | ||||||
3 | -20~50℃ | |||||||
4 | 50~250℃ | |||||||
5 | 50~320℃ | |||||||
6 | 50~500℃(僅電容式) | |||||||
壓力規(guī)格 | 2 | 1.6MPa | ||||||
3 | 2.5MPa | |||||||
4 | 4.0MPa | |||||||
5 | 更高壓力(32MPa) | |||||||
補(bǔ)償類型 | -P | 一體化壓力補(bǔ)償 | ||||||
-T | 一體化溫度補(bǔ)償 | |||||||
-PT | 一體化溫壓補(bǔ)償 | |||||||
特殊類型 | F | 分體式 | ||||||
Q | 潛水型 | |||||||
S | 縮徑型 | |||||||
N | 耐腐蝕型 | |||||||
G | 隔爆型 | |||||||
B | 本案防爆型 |
現(xiàn)如今能源正在逐步減少,所以國家出臺了關(guān)于能源管理的相關(guān)條例,其中明確指出,鍋爐循環(huán)蒸汽流量計在應(yīng)用于貿(mào)易結(jié)算中必須要到相關(guān)的檢定部門做技術(shù)檢定,出具相應(yīng)的證書后才能投入使用。
現(xiàn)常用的鍋爐循環(huán)蒸汽流量計檢定方法有兩種:
標(biāo)準(zhǔn)表法
用鍋爐循環(huán)蒸汽流量計作標(biāo)準(zhǔn)器與被檢流量計串聯(lián),可用靜態(tài)法或動態(tài)法檢定。通過比較兩臺流量計的讀數(shù),求得被檢鍋爐循環(huán)蒸汽流量計誤差。
標(biāo)準(zhǔn)表法流量計標(biāo)準(zhǔn)裝置的特點(diǎn):
標(biāo)準(zhǔn)表法裝置適用于計量各種流體(包括液體和氣體),也適用于各種粘度的液體。
進(jìn)行示值檢定時,作為標(biāo)準(zhǔn)表的流量計與被檢流量計串聯(lián)安裝于同一個封閉管道系統(tǒng)中,一般無時間測量誤差。
作為標(biāo)準(zhǔn)表的鍋爐循環(huán)蒸汽流量計,可以與被檢流量計各類相同,也可以不同。
用標(biāo)準(zhǔn)表法檢定流量計時可以不切斷氣流或液流,故適宜于在線檢定,也適用于作密閉管路的計量標(biāo)準(zhǔn)器。
標(biāo)準(zhǔn)表法容易實(shí)現(xiàn)自動化,密閉安全,不污染環(huán)境。
體積小,重量輕,裝置構(gòu)造簡單,操作方便,運(yùn)輸安裝較易,成本較低。
標(biāo)準(zhǔn)表流量計準(zhǔn)確度偏低,穩(wěn)定性較差,常需要定期或不定期進(jìn)行比對,以監(jiān)督其計量性能。標(biāo)準(zhǔn)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內(nèi)。鐘罩是
浮在密封液體中,鐘罩內(nèi)的容積已知,在測量時間間隔內(nèi),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。
用鐘罩法檢定鍋爐循環(huán)蒸汽流量計時,可以采用進(jìn)氣方式或排出方式兩種檢定方法。進(jìn)氣方式工作壓力高于鐘罩余壓,流量較大。排氣方式工作壓力一般小于鐘罩余壓,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內(nèi)的水溫時,要考慮空氣中的水蒸汽結(jié)露而產(chǎn)生的誤差。
鐘罩法只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,流量范圍較小,可以檢定上限流量為(3000-5000)m3/h的流量計。裝置準(zhǔn)確度達(dá)0.2%~0.5%。