渦街流量計
部分:概述
一. 產(chǎn)品的種類和適用范圍
1. LUGB系列滿管型壓電式渦街流量儀表
2. LUGB系列插入型壓電式渦街流量儀表
3. LUGE系列滿管型電容式渦街流量儀表
4. LUGE系列插入型電容式渦街流量儀表
5. LUGB/E系列電池供電型渦街流量儀表
6. 潛水型/分體型渦街流量儀表(協(xié)議訂貨)
7. 多功能曲線紀錄積算儀,帶P/T補償功能、中文液晶顯示
8. 智能流量積算儀,數(shù)碼管顯示
LUGB/E型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、氮氣氫氣、天然氣、煤氣等) 、水和液體(如:水、汽油、酒精、苯類等)的計量和控制.
二. 工作原理
在流體中設置非流線型旋渦發(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(一)所示。
圖(一)
旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設旋渦的發(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(二)表示斯特羅哈爾數(shù)(St)與雷諾數(shù)(Re)的關系。
圖(二)
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)
三.主要技術指標 表(一)
公稱通徑(mm) | 25,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300,(300~1000插入式) |
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(協(xié)議訂貨) |
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 | ±1%R,±1.5%R,±1FS;插入式:±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標準 Cd≤2.4 |
防爆標志 | 本安型:ExdⅡia CT2-T5隔爆型:ExdⅡCT2-T5 |
防護等級 | 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86~106kPa |
適用介質(zhì) | 氣體、液體、蒸汽 |
傳輸距離 | 三線制脈沖輸出型:≤300m,兩線制標準電流輸出型 (4~20mA):負載電阻≤750Ω |
儀表口徑的確定和安裝設計 |
第二部分: 儀表口徑的確定和安裝設計
儀表選型是儀表應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行.因此用戶和設計單位在選用本公司產(chǎn)品時,請仔細閱讀本節(jié)資料,認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。實際可測的流量范圍需要通過計算確定。
(一)參比條件下空氣及水的流量范圍,見表(二),參比條件如下:
1.氣體:常溫常壓空氣,t=20℃,P=0.1MPa(絕壓),ρ=1.205 kg/m3,υ=15×10-6 m2/s。
2.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)的很小、常用、很大流量
(3)介質(zhì)的很低、常用、很高壓力和溫度
(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,相關公式如下:
(1)已知氣體標準狀態(tài)體積流量,可通過以下公
式求出工況體積流量
公式(3)
(2)已知氣體標準狀態(tài)密度ρ,可通過以下公
式求出工況密度
公式(4)
(3)已知質(zhì)量流量Qm換算為體積流量Qv
公式(5)
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)在標準狀態(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)
ρo:介質(zhì)在標準狀態(tài)下的密度(kg/m3),常用氣體介質(zhì)的標準狀態(tài)密度,見表(三)
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算,渦街流量儀表口徑的選擇主要是對流量下限的計算。下限流量的計算應該滿足兩個條件:很小雷諾數(shù)不應低于界限雷諾數(shù)(Re=2×104);對于應力式渦街流量儀表在下限流量時產(chǎn)生的旋渦強度應大于傳感器旋渦強度的允許值(旋渦強度與升力ρv2 成比例關系)。這些條件可表示如下:
由密度決定的工況可測下限流量:
公式(6)
由運動粘度決定的線性下限流量:
公式(7)
式中:
Qρ:滿足旋渦強度要求的很小體積流量(m3/h)
ρ0:參比條件下介質(zhì)的密度
Qυ:滿足很小雷諾數(shù)要求的很小線性體積流量(m3/h)
ρ:被測介質(zhì)工況密度(kg/m3)
Q0: 參比條件下儀表的很小體積流量
(m3/h)
υ:工作狀態(tài)下介質(zhì)的運動粘度(m2/s)
υo:參比條件下介質(zhì)的運動粘度(m2/s)
通過公式(6)、(7)計算出Qρ和Qν。比較Qρ和Qν,確定流量儀表可測下限流量和線性下限流量:
Qυ≥Qρ:可測流量范圍為Qρ~Qmax , 線性流量范圍為Qυ~Qmax
Qυ<Qρ:可測流量范圍和線性流量范圍為
Qρ~Qmax
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(二)中的上限流量為準.氣體的上限流速應該小于70m/s,液體的上限流速應該小于7m/s
5.當用戶測量的介質(zhì)為蒸汽時,常采用的計量單位是質(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)進行計算得出
公式(8)
式中:
ρ: 蒸汽的密度(kg/m3)
ρ0:1.205kg/m3
Q蒸汽 :蒸汽質(zhì)量流量(t/h)
6.計算壓力損失,檢測壓力損失對工藝管線是否有影響,公式(單位:Pa):
Δp= CdρV2/2 公式(9)
式中:
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,應使管道壓力符合以下要求:
p≥2.7Δp+1.3p0 公式(10)
式中:
Δp: 壓力損失(Pa)
p0: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.渦街流量計不適合測量高粘度液體。當計算出的可測流量下限不滿足設計工藝要求時,應該考慮選用其它類型流量計。
9.通過計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,應選用口徑較小的表。應該注意的是,盡可能使常用量處在流量范圍上限的1/2~2/3
Δp:壓力損失(Pa) Cd:壓力損失系數(shù)
表(二) 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) | |
25 | 1.2~16 | 25~336
| 8.8~55 | 190~1140 |
40 | 2~40 | 10~200 | 27~205 | 140~1040 |
50 | 3~60 | 8~160 | 35~380 | 94~1020 |
80 | 6.5~130 | 4.1~82 | 86~1100 | 55~690 |
100 | 15~220 | 4.7~69 | 133~1700 | 42~536 |
150 | 30~450 | 2.8~43 | 347~4000 | 33~380 |
200 | 45~800 | 2~31 | 560~8000 | 22~315 |
250 | 65~1250 | 1.5~25 | 890~11000 | 18~221 |
300 | 95~2000 | 1.2~24 | 1360~18000 | 16~213 |
(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) | 1200~1700 | 5.8~88 | 17000~170000 | 85~880 |
>(1000) | 協(xié)議 | 協(xié)議 |
注:表中(300)~(1000)口徑為插入式
表(三) 常用氣體介質(zhì)的標準狀態(tài)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 |
氮氣 | 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:已知氣體壓力和溫度及標況下的流量時
某壓縮空氣,標況流量范圍為QN=1200-12000Nm3/h,壓力P=0.7Mpa(表壓),溫度t=30℃。試確定流量計口徑。
步驟一:計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: Qvmax=1570(m3/h)
步驟二:根據(jù)使用工況流量范圍157-1570m3/h,查表(二),滿足下限流量條件的流量計為DN80 、DN100和DN125,考慮到上限流量1270m3/h及使用效果和經(jīng)濟成本,初選DN100, DN100流量計的工況流量范圍是100-1700m3/h,接近使用流量范圍,初選DN100流量計,但應具體核算DN100流量計在該工況條件下的可測下限流量。核算DN100流量計在該工況條件下的可測下限流量:
由公式(4)及公式(6):
=37.46(m3/h)
即,流量計在該工況條件下的可測下限流量是
37.46m3/h,遠小于要求的工況下限流量157m3/h,確定選用DN100流量計。
5 |
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 確定流量計口徑。
步驟一:計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) :
=765(m3/h)
6379(m3/h)
步驟二:根據(jù)等效參比流量范圍765-6379m3/h,查表(二),比較適合該流量范圍為DN200口徑。
二.儀表的安裝設計
儀表的正確安裝是保障儀表正常運行的重要環(huán)節(jié),若安裝不當,輕則影響儀表的使用精度,重則會影響儀表的使用壽命,甚至會損壞儀表。
(一) 安裝環(huán)境要求:
1. 盡可能避開強電設備、高頻設備、強開關電源設備。儀表的供電電源盡可能與這些設備分離。
2. 避開高溫熱源和輻射源的直接影響。若必須安裝,須有隔熱通風措施。
3. 避開高濕環(huán)境和強腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝,須有通風措施。
4. 渦街流量儀表應盡量避免安裝在振動較強的管道上。若必須安裝,須在其上下游2D處加設管道緊固裝置,并加防振墊,加強抗振效果。
5. 儀表很好安裝在室內(nèi),安裝在室外應注意防水,特別注意在電氣接口處應將電纜線彎成U形,避免水順著電纜線進入放大器殼內(nèi)。
6. 儀表安裝點周圍應該留有較充裕的空間,以便安裝接線和定期維護。
(二) 儀表管道安裝要求:
1. 渦街流量儀表對安裝點的上下游直管段有一定要求,否則會影響介質(zhì)在管道中的流場,影響儀表的測量精度。儀表的上下游直管段長度要求見圖(三)
DN為儀表工稱口徑 單位:mm
傳感器上游 | 前后直管段長度 | 傳感器上游 | 前后直管段長度 |
同心收縮 | 一個90度 彎頭 | ||
同一平面兩 | 不同平面兩 | ||
同心擴管 | 調(diào)節(jié)閥半開 |
圖(三)
注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游,而應安裝在渦街流量儀表的下游10D處。
2. 上、下游配管內(nèi)徑應相同。如有差異,則配管內(nèi)徑Dp與渦街儀表表體內(nèi)徑Db,應滿足以下關系
0.98Db≤Dp≤1.05Db
上、下游配管應與流量儀表表體內(nèi)徑同心,它們之間的不同軸度應小于0.05Db
3. 儀表與法蘭之間的密封墊,在安裝時不能凸入管內(nèi),其內(nèi)徑應比表體內(nèi)徑大1-2mm
4. 測壓孔和測溫孔的安裝設計。被測管道需要安裝溫度和壓力變送器時,測壓孔應設置在下游3-5D處,測溫孔應設置在下游6-8D處,見圖(七)。D為儀表工稱口徑,單位:mm
5. 儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。
6. 測量氣體時,在垂直管道安裝儀表,氣體流向不限。但若管道內(nèi)含少量液體,為了防止液體進入儀表測量管,氣流應自下而上流動,如圖(四)a所示
7. 測量液體時,為了保證管內(nèi)充滿液體,所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時,應該保證液體流動方向從下而上。若管道內(nèi)含少量氣體,為了防止氣體進入儀表測量管,儀表應安裝在管線的較低處
如圖(四)b所示
圖(四)
8. 測量高溫、低溫介質(zhì)時,應注意保溫措施。轉(zhuǎn)換器內(nèi)部(表頭殼體內(nèi))高溫一般不應超過70℃;低溫易使轉(zhuǎn)換器內(nèi)部出現(xiàn)凝露,降低印制電路板的絕緣阻抗,影響儀表正常工作。
(一)
儀表的安裝外形尺寸:見圖(五)、圖(六)
口徑(mm) (mm) | A | B | C | CH |
15~25 | 70 | 55 | 390 | 455 |
40 | 85
| 80 | 385 | 440 |
50 | 85 | 90 | 390 | 450 |
65 | 85 | 105 | 400 | 470 |
80 | 90 | 120 | 420 | 480 |
100 | 85 | 140 | 440 | 500 |
125 | 95 | 168 | 465 | 530 |
150 | 100 | 194 | 490 | 560 |
200 | 102 | 248 | 545 | 610 |
250 | 115 | 300 | 600 | 660 |
300 | 130 | 350 | 650 | 710 |
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 |
表(五)
(四)插入式渦街流量儀表安裝步驟:
1. 在管道上用氣焊開一個略小于φ100mm的圓孔,并把圓孔周圍毛刺清除干凈,以保證測頭旋轉(zhuǎn)流利
2. 在管道圓孔處焊上廠家提供的法蘭,要求法蘭軸線與管道軸線垂直。
3. 將球閥及傳感器安裝在焊接好的發(fā)蘭上。
4. 調(diào)節(jié)絲杠,使插入深度符合要求(保證測頭中心軸線和管道中心軸線重合),流體流向必須與方向標上的指示箭頭保持一致。
5. 均勻擰緊壓蓋上的螺絲。(注:壓蓋的松緊程度決定儀表的密封程度和絲杠能否旋動)
6. 檢查各環(huán)節(jié)是否完成好,慢慢打開閥門觀察是否有泄漏(需特別注意人身安全)若有泄露請重復步驟5、6。
(五)壓力變送器和Pt100安裝示意圖
訂貨須知及選型樣譜
一.尊敬的用戶,當您要選用本公司產(chǎn)品時,請仔細閱讀選型樣本,并做好以下工作:
1.認真核對被測介質(zhì)的工況條件:溫度、壓力、管徑等工藝參數(shù)。2.認真核對被測介質(zhì)的使用流量范圍,特別是很小流量值以很終確定使用儀表的口徑及配管參數(shù)。3.確定儀表的安裝地點,保證直管段,并為儀表的安裝維護創(chuàng)造好的環(huán)境條件。4.填好訂貨咨詢單,見附表三
二.渦街流量儀表選型表(符合JB/T9294-1999標準)
1.傳感器選型表
LUGB/E系列渦街流量儀表選型表
型 譜 | 說 明 | |||||||||
LU | 渦街流量儀表 | |||||||||
G | 傳感器 | |||||||||
檢測 方式 | B | 壓電式傳感器 | ||||||||
E | 電容式傳感器 | |||||||||
連接方式 | 1 | 僅對滿管型 | 法蘭連接型 | |||||||
2 | 僅對滿管型 | 法蘭卡裝型 | ||||||||
3 | 僅對插入型 | 簡易插入型 | ||||||||
4 | 僅對插入型 | 球閥插入型 | ||||||||
測量介質(zhì) | 2 | 液體 | ||||||||
3 | 氣體 | |||||||||
4 | 蒸汽 | |||||||||
公稱通徑 | 02 … 30 | DN25 … 單位:mm DN300 | ||||||||
使用環(huán)境 |
| P | 普通型 | |||||||
B | 防爆型 | |||||||||
輸出信號 | 1 | 脈沖輸出 | ||||||||
2 | 4~20mA電流輸出,液晶顯示 | |||||||||
3 | RS-485通訊 | |||||||||
4 | 電池供電,不帶溫度、壓力補償 | |||||||||
5 | 溫壓補償一體,4~20mA電流輸出型 | |||||||||
6 | 溫壓補償一體,電池供電型 | |||||||||
選型 說明 | 例如: LUGE2405-P2 滿管型電容式渦街流量儀表,法蘭卡裝型連接,介質(zhì)為蒸汽 儀表通徑為DN50,普通 4~20mA電流信號輸出 |
2.傳感器的公稱通徑編號對照表
公稱通徑 DN mm | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 |
標記號 | 02 | 03 | 04 | 05 | 06 | 08 | 10 | 12 | 15 | 20 | 25 |
公稱通徑 DN mm | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 600 | 700 | 800 | 1000 | 1200 | 1500 |
標記號 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 60 | 70 | 80 | A0 | A2 | A5 |
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