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一、儀表概述:
現(xiàn)場顯示渦街流量計沒有可動的機械部件,從而維護量小,儀表常數(shù)穩(wěn)定,容易在工作環(huán)境中保證精度。它的測量范圍大,壓力損失小,準確度高。渦街流量計屬于流體振動式流量計,可用于測量飽和蒸汽、過熱蒸汽,各種氣體,水及低粘度、低溫液體(如鹽水、液氮)。汽液通用,無需實液標定;可準確測量封閉管道中蒸汽、氣體和液體的流量。有抗振、耐腐、高溫、防爆等多種類 型供選用。
二、測量原理:
現(xiàn)場顯示渦街流量計的工作原理是由設(shè)計在流場中的旋渦發(fā)生體、檢測探頭及相應(yīng)的電子線路等組成。當流體流經(jīng)旋渦發(fā)生體時,它的兩側(cè)就形成了交替變化的兩排旋渦,這種旋渦被稱為卡門渦街。在卡門渦街理論的基礎(chǔ)上又提出了卡門渦街的頻率與流體的流速成正比,并給出了頻率與流速的關(guān)系式:f = St × V/d 式中:
f 渦街發(fā)生頻率 (Hz)
V 旋渦發(fā)生體兩側(cè)的平均流速(m/s )
St 斯特羅哈爾系數(shù)(常數(shù))
這些交替變化的旋渦就形成了一系列交替變化的負壓力,該壓力作用在檢測探頭上,便產(chǎn)生一系列交變電信號,經(jīng)過前置放大器轉(zhuǎn)換、整形、放大處理后,輸出與旋渦同步成正比的脈沖頻率信號(或標準信號)。
三、流量計使用選擇及應(yīng)用:
1、為了使用方便,電池供電型采用微功耗高新技術(shù),采用鋰電池供電可不間斷運行一年以上,節(jié)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。
2、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(zhì)量流量。
3、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(zhì)的溫度和壓力,從而顯示氣體的標況體積流量。
4、廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、機械、造紙,以及城市管道供熱、供水、煤氣等行業(yè)的各種低黏度液體、氣體、蒸汽等單相流體的工藝計量和節(jié)能管理。
四、性能特點:
1、可在很寬的流量范圍內(nèi)測量氣體、液體和蒸汽的流量而不受流體物理性質(zhì)的影響;
2、不受溫度、壓力的影響,同時不易堵,不易卡,不易結(jié)垢,耐高溫,高壓;
3、安全防爆,適用于惡劣環(huán)境;
4、無可動部件、無孔洞縫隙設(shè)計,產(chǎn)品無磨損、耐臟污,無須機械維修,使用壽命長;
5、采用微功耗高新技術(shù),電池供電的現(xiàn)場顯示型流量計,可不斷電運行兩年以上;
6、溫壓補償一體化設(shè)計;
7、電流輸出均為電隔離型,具有良好的共模干擾抑制能力;
8、同時顯示流量值與累計流量值,不必輪流切換;
9、采用抗振動探頭,有效消除外界振動影響;
10、采用分體式信號轉(zhuǎn)換器,電纜zui長100米;
11、量程比寬達20:1;
12、儀表整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,動態(tài)測量范圍寬,壓力損失小;
13、表體采用不銹鋼材質(zhì),可適用于腐蝕性介質(zhì)的測量;
14、現(xiàn)場液晶顯示,脈沖、4~20mA輸出或485通迅,可與工業(yè)自動化系統(tǒng)連接。
五、技術(shù)指標:
1、測量介質(zhì):液體、氣體、蒸汽;
2、測量范圍:(見下表);
3、公稱通徑:(見下表)非標產(chǎn)品可根據(jù)用戶要求特殊定做;
4、溫度范圍:壓電式 -40℃ ~ 350℃ 電容式 -60℃ ~ 450℃;
5、壓力規(guī)格:PN1.6Mpa; PN2.5Mpa; PN4.0Mpa ,更高壓力規(guī)格可特殊定做;
6、范 圍 度:正常范圍1:10 擴展后范圍1:15;
7、壓力損失系數(shù):Cd≤2.6;
8、系統(tǒng)測量精度:液體、氣體 示值的±1%;
蒸 汽 示值的±1.5%;
插入式 示值的±2.5%;
9、供電電壓:傳感器 +12VDC 、+24VDC(可選) 變送器 +24VDC;
現(xiàn)場顯示型 儀表自帶3.6V鋰電池;
10、輸出信號:傳感器 脈沖頻率信號0.1 ~ 3000Hz 低電平≤1V 高電平≥6V;
變送器 兩線制4 ~ 20mA.DC電流信號;
11、允許振動加速度:壓電式 ≤0.2g 電容式 ≤1.0g;
12、環(huán)境溫度:傳感器:-30℃ ~ 65℃ 變送器、現(xiàn)場顯示:-10℃ ~ 50℃;
13、環(huán)境濕度:相對濕度5 ~ 85%;
14、大氣壓力:86 ~ 106Kpa;
15、信號遠傳距離:≤500m;
16、信號線接口:內(nèi)螺紋M20×1.5;
17、防爆等級:( ia )ⅡCT2 — T5;
18、 防護等級:普通型 IP65 潛水型IP68;
19、儀表材質(zhì):儀表外殼采用鋁合金,表體部分采用不銹鋼304材質(zhì),也可根據(jù)用戶要求采用特殊材質(zhì)。
六、對管道要求:
1、對直管段的要求:
為了確保儀表正常、準確運行,傳感器安裝點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。
2、對管道的要求:
a、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。
b、配管應(yīng)與傳感器同心,同軸度應(yīng)小于0.05DN。
c、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。
d、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。
3、對管道振動的要求:
傳感器盡量避免安裝在振動較強的管道上,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:在空壓機出口處振動較強,不能安裝傳感器,應(yīng)安裝在儲氣罐之后。
4、對氣流條件的要求:
a、被測氣體應(yīng)為單相的、連續(xù)地流經(jīng)管道的圓管流。
b、氣體流經(jīng)流量計之前,其流速必須與管道軸線平行,不得有旋渦流。
c、氣流應(yīng)是亞音速、非脈動的,其流量隨時間變化比較緩慢。5、對流量計的安裝要求:
流量計對工藝安裝及使用環(huán)境沒有太多的特殊要求,但任何一類流量測量儀表都有這樣一種共性,即盡可能避免振動及高溫環(huán)境隨離流態(tài)干擾元件(如壓縮機、分離器、調(diào)壓閥、大小頭及匯管、彎頭等)、保持儀表前后直管段內(nèi)壁光滑平直、保證被測介質(zhì)為潔凈的單相流體等。
七、安裝條件:
1、傳感器可安裝在室內(nèi),也可安裝在室外。環(huán)境條件要符合要求。
2、傳感器應(yīng)安裝在水平、垂直或傾斜(流體的流向自下而上)的與其公稱通徑相應(yīng)的管道上。
3、傳感器應(yīng)避免安裝在有機械振動的管道上。當振動不可避免時,應(yīng)考慮在距傳感器前后約2DN處的直管段上加固定支撐架。
4、傳感器感應(yīng)避免安裝在有較強電磁場干擾、有熱輻射、有腐蝕性氣體、空間小和維修不方便的場所。
5、被測介質(zhì)含有較多雜質(zhì)時,應(yīng)在傳感器上游直管段要求的長度以外加裝過濾器。
6、傳感器的上、下游應(yīng)配置一定長度的直管段,直管段的內(nèi)壁應(yīng)清潔、光滑,無明顯凸凹、積垢和起皮等現(xiàn)象。其長度應(yīng)符合圖二的要求。安裝液體傳感器的附近管道內(nèi),應(yīng)充滿被測液體。
7、直管段內(nèi)徑盡可能與傳感器通徑一致,若不能一致,應(yīng)采用比傳感器通徑略大的管徑,誤差要≤3%并不超過5mm。
八、注意事項:
1、法蘭與直管段焊接時不能帶著傳感器焊接。
2、安裝時應(yīng)使傳感器的流向標志與管道內(nèi)流體流向一致。
3、傳感器安裝前,法蘭凹槽內(nèi)必須放好密封圈。壓力和溫度測量點的位置,取壓點在傳感器下游3~5DN處,測溫點在下游5~8DN處。
4、測量高溫介質(zhì)時,切勿用隔熱材料把傳感器連接桿周圍包起來。
5、連接傳器的屏蔽電纜走向,應(yīng)盡可能遠離強電磁場的干擾場合。不允許與高壓電纜一起敷設(shè),屏蔽電纜要盡量縮短,并且不得盤卷,以減少分布電感,zui大長度不應(yīng)超過200米。
6、安裝傳感器前,管道必須進行清洗。沖掉管內(nèi)的雜質(zhì),避免通流后堵塞傳感器。測量液體的管道必須充滿被測液體,防止氣泡的干擾。
7、測量氣體的管道為防止儲積液的干擾。高溫高壓下更換探頭體時,必須安全操作,做好高溫防護。降溫降壓后在安全條件下方可更換探頭。
九、安裝的規(guī)范管理:
流量計規(guī)范安裝,給使用部門在后續(xù)管理提供有力的技術(shù)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、帶4~20mA輸出,脈沖輸出。
2、GPRS遠傳設(shè)備需帶脈沖輸入,4~20mA輸入。
3、具有電源防雷和信號防雷(4~20mA)。
4、儀表柜要求為:柜內(nèi)帶UPS電源、配空開及插座、將GPRS通訊裝置、智能渦街流量計轉(zhuǎn)換器等集中安裝并帶鎖。
5、儀表柜的平穩(wěn)需水泥墩底座、儀表柜防護等級適用戶外、柜頂具有隔熱層防止陽光直射、柜具有防潑水功能。
6、表井內(nèi)需有一側(cè)留有足夠的直管段,便于智能渦街流量計檢測、比對和后續(xù)管理。
7、設(shè)計渦街流量計時前端須留有至少10倍公稱通經(jīng)(10DN)的直管段,后端須留有大于5DN的直管段,確保計量準確。
8、應(yīng)嚴格按說明書安裝,安裝完畢后需測量接地,接地電阻值應(yīng)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。接地標準詳見GB50343-2009《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》。
十、選型要點:
正確選型才能保證渦街流量計更好的使用。選用什么種類的渦街流量計應(yīng)根據(jù)被測流體介質(zhì)的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)來決定。使渦街流量計的通徑、流量范圍、襯里材料、電極材料和輸出電流等。都能適應(yīng)被測流體的性質(zhì)和流量測量的要求。
1、精密功能檢查
精度等級和功能根據(jù)測量要求和使用場合選擇儀表精 度等級,做到經(jīng)濟合算。比如用于貿(mào)易結(jié)算、產(chǎn)品交接和能源計量的場合,應(yīng)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(jù)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(zhì)
測量介質(zhì)流速、儀表量程與口徑 測量一般的介質(zhì)時,渦街流量計的滿度 流量可以在測量介質(zhì)流速0.5—12m/s范圍內(nèi) 選用,范圍比較寬。選擇儀表規(guī)格(口徑)不一 定與工藝管道相同,應(yīng)視測量流量范圍是否 在流速范圍內(nèi)確定,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 確度不能保證時,需要縮小儀表口徑,從而提 高管內(nèi)流速,得到滿意測量結(jié)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范圍寬,因此,在實際應(yīng)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(jù)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(xiàn)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(yīng)關(guān)系,測量中只采用壓力補償即可,由于管道飽和蒸汽壓力在0.3-0.7MPa范圍,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(wěn)壓補償、瞬時流量顯示和累積流量積算功能。
十一、現(xiàn)場需求:
1、低維護量-市場上大多數(shù)的渦街流量計是采用取壓孔或插入式檢測元件感應(yīng)漩渦,一旦介質(zhì)中雜質(zhì)嵌入取壓孔或感應(yīng)元件與表體間的縫隙,則造成信號變?nèi)趸虿环€(wěn)定。良好的設(shè)計應(yīng)該是沒有容易堵塞的部分,從而降低維護量。
2、感應(yīng)元件在線更換-某些廠家的感應(yīng)元件與渦街發(fā)生體合二為一,看似簡單的設(shè)計卻給實際使用帶來不便。因為一旦感應(yīng)部分失效,則需要將管道內(nèi)介質(zhì)排空泄壓后更換部件,影響生產(chǎn)。完善的設(shè)計應(yīng)該是將二者分開,這樣就可以單獨更換感應(yīng)部分,而無需將介質(zhì)排空。
3、渦街流量計容易受到振動的干擾,設(shè)計精良的渦街流量計可以通過硬件和數(shù)字信號處理將干擾排除,從而得到穩(wěn)定的信號。
4、渦街流量計安裝的一個麻煩事前后需要很長的直管段,有些廠家可以提供在流量計內(nèi)部縮徑的設(shè)計,大大降低了用戶專門維渦街流量計配備直管段的需求。