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什么是渦街流量計

2016-09-08  來自: 威海華銳儀表有限公司 瀏覽次數:1542

渦街流量計是根據卡門(Karman)渦街原理研究生產的,主要用于工業管道介質流體的流量測量,如氣體、液體、蒸汽等多種介質。其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。無可動機械零件,因此可靠性高,維護量小。儀表參數能長期穩定。渦街流量計采用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-20+250工作溫度范圍內工作。有模擬標準信號,也有數字脈沖信號輸出,容易與計算機等數字系統配套使用,是一種比較、理想的測量儀器。

簡介

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渦街流量計也稱之為旋渦流量計或卡門渦街流量計。綜合吸收發達技術和總結多年研究生產經驗的基礎上進行精心設計的產品,實現了產品智能化、標準化、系列化、通用化、生產模具化、確保產品質量的美觀性。該產品具有電路、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。[1] 


技術指標

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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

流量測量范圍 正常測量流速范圍 雷諾數1.5×1044×106;氣體550m/s;液體0.57m/s

正常測量流量范圍 液體、氣體流量測量范圍見表2; 蒸汽流量范圍見表3

測量精度 1.0 1.5

被測介質溫度:常溫–25100,高溫–25150 -25250

輸出信號 脈沖電壓輸出信號 高電平810V 低電平0.71.3V

脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m

脈沖電流遠傳信號 420 mA,傳輸距離為1000m

儀表使用環境 溫度:-25+55 濕度:590% RH50

材質 不銹鋼,鋁合金

電源 DC24V或鋰電池3.6V

防爆等級 本安型iaIIbT3-T6,防護等級 IP65


原理

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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產生有規則的旋渦,這種旋渦稱為卡門旋渦,旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。

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、標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后上下交替產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:

說明: http://g.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D60/sign=a2005daa31fa828bd5239ee3fc1f1a88/b21bb051f81986182844362b48ed2e738bd4e61a.jpg

式中:

 說明: http://h.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D16/sign=45cea82b342ac65c63056275faf2cafb/c83d70cf3bc79f3d8795907bbba1cd11728b2900.jpg 

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,它的數值范圍為0.140.27。

St雷諾數的函數,

 說明: http://c.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D82/sign=719a082f0823dd542573aa6ad00908b7/78310a55b319ebc40dcc02d28326cffc1f1716c0.jpg 

。

當雷諾數Re

 說明: http://a.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D64/sign=2b8a23abf603918fd3d13ece503d9c59/8435e5dde71190ef3e6be694cf1b9d16fcfa60ec.jpg 

范圍內,St值約為0.2。在測量中,要盡量滿足流體的雷諾數在

 說明: http://a.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D64/sign=2b8a23abf603918fd3d13ece503d9c59/8435e5dde71190ef3e6be694cf1b9d16fcfa60ec.jpg 

,此時旋渦頻率

 說明: http://b.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D63/sign=255ab1643b292df593c3af16bd313363/5bafa40f4bfbfbed1ad0423479f0f736aec31feb.jpg 

。

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

 說明: http://a.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D46/sign=ad30f47b3bf33a879a6d011cc65ccd3b/94cad1c8a786c91707372572c83d70cf3bc75740.jpg 

可以求出流量q,其中A為流體流過旋渦發生體的截面積。


工作原理

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渦街流量計是應用卡門渦街原理和現代電子技術設計而制造的一種流量計,旋渦的發生頻率與

流體的速度成正比,在一定條件下,符合下式:

說明: http://c.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D61/sign=e46ff154cc1b9d168ec79960f2de3c10/0e2442a7d933c89543eafbf0d31373f0830200a0.jpg 

(式中f:旋渦發生頻率 v:流速 d:三角柱寬度 St:斯特勞哈數)

流體旋渦對三角柱產生交替變化的壓力,由壓電信號傳感器檢測成電信號經前置放大器進行放大,

變成標準電信號輸出。

VA型系列渦街流量計可以對廣泛的氣體(包括蒸汽)和液體進行容積計量,配接流量積算儀和溫度、壓力傳感器可進行質量運算及各種參數顯示。


特點

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一、結構簡單而牢固,無可動部件,可靠性高,長期運行十分可靠。

二、安裝簡單,維護十分方便。

三、檢測傳感器不直接接觸被測介質,性能穩定,壽命長。

四、輸出是與流量成正比的脈沖信號,無零點漂移,精度高。

五、測量范圍寬,量程比可達110。

六、壓力損失較小,運行費用低,更具節能意義。

在一定的雷諾數范圍內,輸出信號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,調換配件后一般無需重新標定儀表系數。

應用范圍廣,蒸汽、氣體、液體的流量均可測量。

檢定周期為二年。

LUGB型渦街流量傳感器應用內徑范圍為25-300mm(滿管式),KTLUI型插入式渦街流量傳感器應用內徑范圍為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),輸出信號為三線制電壓脈沖,三線制4-20mA、二線制4-20mA。

說明: 分體式渦街流量計分體式渦街流量計


功能

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1、表體中同時集成溫壓補償補償功能,可測量流體的標準體積流量或標準質量流量。

2、 全智能化、數字化電路設計,可自動補償被測流體密度或標況體積計算。

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

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條件

傳感器可安裝在室內,也可安裝在室外。環境條件要符合要求。

傳感器應安裝在水平、垂直或傾斜(流體的流向自下而上)的與其公稱通徑相應的管道上。

傳感器應避免安裝在有機械振動的管道上。當振動不可避免時,應考慮在距傳感器前后約2DN處的直管段上加固定支撐架。

傳感器應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。

被測介質含有較多雜質時,應在傳感器上游直管段要求的長度以外加裝過濾器。

傳感器的上、下游應配置一定長度的直管段,直管段的內壁應清潔、光滑,無明顯凸凹、積垢和起皮等現象。其長度應符合圖二的要求。安裝液體傳感器的附近管道內,應充滿被測液體。

直管段內徑盡可能與傳感器通徑一致,若不能一致,應采用比傳感器通徑略大的管徑,誤差要≤3%并不超過5mm。


安裝要求及注意事項

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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、上下游必須有足夠的直管段。

若傳感器安裝點的上游在同一平面上有二個90°彎頭,則:上游直管段≥25D,下游直管段≥5D 。

若傳感器安裝點的上游在不同平面上有二個90°彎頭,則:上游直管段≥40D,下游直管段≥5D 。

調節閥應安裝在傳感器的下游5D以外處,若必須安裝在傳感器的上游,傳感器上游直管段應不小于50D,下游應有不小于5D。

3、安裝點上下游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,特別是橫向振動。若不得已要安裝時,必須采取減振措施,在傳感器的上下游2D處分別設置管道緊固裝置,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:這樣不會將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,特別是測量過熱蒸汽,飽和蒸汽和低溫液體,若條件允許采用側裝,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。此安裝方法不適用于測量一般氣體、過熱蒸汽??捎糜跍y量飽和蒸汽,適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游的3-5D處,測溫點應在傳感器下游的6-8D處。


注意事項

1.專用法蘭與直管段焊接時不能帶著傳感器焊接。

2. 安裝時應使傳感器的流向標志與管道內流體流向一致。

3. 傳感器安裝前,法蘭凹槽內必須放好密封圈。壓力和溫度測量點的位置,取壓點在傳感器下游35DN處,測溫點在下游58DN處。

4.測量高溫介質時,切勿用隔熱材料把傳感器連接桿周圍包起來。

5.連接傳感器的屏蔽電纜走向,應盡可能遠離強電磁場的干擾場合。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,長度不應超過200米。

6.安裝傳感器前,管道必須進行清洗。沖掉管內的雜質,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。

測量氣體的管道為防止儲積液的干擾。安裝位置如圖五所示。高溫高壓下更換探頭體時,必須操作,做好高溫防護。降溫降壓后在條件下方可更換探頭。

 


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