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氣體流量計*

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江蘇銘宇儀表科技有限公司
2017-08-12 16:23:51
淮安市
江蘇省金湖縣經濟開發(fā)區(qū)環(huán)城西路
933

【簡單介紹】

氣體流量計*的基本原理是卡門渦街原理,即“渦街旋渦分離頻率與流速成正比“。變送器流通本體直徑與儀表的公稱口徑基本相同。如圖一所示,流通本體內插入有一個近似為等腰三角形的柱體,柱體的軸線與被測介質流動方向垂直,底面迎向流體。

【詳細說明】

一、氣體流量計*概述：

氣體流量計*金湖銘宇自控設備有限公司質優(yōu)價廉服務至上歡迎廣大客戶：
的基本原理是卡門渦街原理,即“渦街旋渦分離頻率與流速成正比”。變送器流通本體直徑與儀表的公稱口徑基本相同。如圖一所示,流通本體內插入有一個近似為等腰三角形的柱體,柱體的軸線與被測介質流動方向垂直,底面迎向流體。

當被測介質流過柱體時,在柱體兩側交替產生旋渦,旋渦不斷產生和分離,在柱體下游便形成了交錯排列的兩列旋渦即“渦街”。理論分析和實驗已證明,旋渦分離的頻率與柱側介質流速成正比。

旋渦交錯分離,在柱體兩側及柱體后面的尾流中產生脈動的壓力,設在柱體內部（或后面）的檢測探頭受到這種微小的脈動壓力的作用,使埋設在探頭內的壓電晶體元件受到交變應力而產生交變電荷信號。該信號經放大器上的電荷變換、放大，濾波限幅和觸發(fā)整形處理后，輸出頻率與旋渦分離頻率相同的方波電壓脈沖信號。該信號再送到就地顯示儀，傳感器輸出的每一個脈沖將代表一定體積的被測流體。一段時間內的輸出總脈沖數,將代表這段時間內流過傳感器的流體總體積。

傳感器輸出的電壓脈沖信號送到連于一體的就地顯示儀。就地顯示儀采用微功耗CPU，測量渦街傳感器輸出的頻率信號，根據設定的密度，渦街流量系數進行流量運算，現場液晶顯示瞬時流量和累計流量。

渦街流量計（氣體流量計）的基本原理是卡門渦街原理,即“渦街旋渦分離頻率與流速成正比”。變送器流通本體直徑與儀表的公稱口徑基本相同。如圖一所示,流通本體內插入有一個近似為等腰三角形的柱體,柱體的軸線與被測介質流動方向垂直,底面迎向流體。

當被測介質流過柱體時,在柱體兩側交替產生旋渦,旋渦不斷產生和分離,在柱體下游便形成了交錯排列的兩列旋渦即“渦街”。理論分析和實驗已證明,旋渦分離的頻率與柱側

傳感器輸出的電壓脈沖信號送到連于一體的就地顯示儀。就地顯示儀采用微功耗CPU，測量渦街傳感器輸出的頻率信號，根據設定的密度，渦街流量系數進行流量運算，現場液晶顯示瞬時流量和累計流量。
二、產品優(yōu)勢：

蒸汽流量計
▲不受溫度、壓力的影響，同時不易堵，不易卡，不易結垢，耐高溫、高壓。
▲安全防爆，適用于惡劣環(huán)境。
▲無可動部件、無空洞縫隙設計，產品無磨損、耐臟污，無需機械維修，使用壽命長。
▲采用微功耗高新技術，電池供電的現場顯示型流量計，可不斷電運行兩年以上。
▲穩(wěn)壓補償一體化設計。
▲電流輸出均為電隔離型，具有良好的共模干擾抑制能力。
▲同時顯示流量值與累計流量值，不必輪流切換。
▲采用抗振探頭，有效消除外界振動影響。
▲電路采用表面貼裝工藝，結構緊湊，可靠性高。
▲采用分體式信號轉換器，電纜z長10米。
▲量程比寬達20:1。：柏
▲整體結構設計合理，動態(tài)測量范圍寬，壓力損失小。
▲分體式渦街流量計采用不銹鋼材質，可適用于腐蝕性介質的測量。
▲現場液晶顯示，脈沖、4-20mA輸出或485通訊，可與工業(yè)自動化系統(tǒng)連接。

渦街流量計產品應用：渦街流量計廣泛適用于石油、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.

三、技術參數：

公稱通徑（mm）	15、20、25，40，50，65，80，100，125，150，200，250，300，（300～1000插入式）
公稱壓力（MPa）	DN15-DN200 4.0（>4.0協議供貨），DN250-DN300 1.6（>1.6協議供貨）
介質溫度（℃）	壓電式：-40～150，-40～260，-40～330；電容式： -40～400，-40～500（協議訂貨）
本體材料	1Cr18Ni9Ti，（其它材料協議供貨）
允許振動加速度	壓電式:0.2g 電容式:1.0～2.0g
準確度	±1%R，±1.5%R；插入式：±2.5%R，
范圍度	1：6～1：30
供電電壓	傳感器：DC +12V，DC +24V；變送器：DC +12V ，DC +24V；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	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	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） ≤1500m；負載電阻≤750Ω； RS485/HART≤1200m.

四、氣體流量計產品選型：

型譜							說明
MYLUGB							渦街流量儀表
檢測	B						壓電式傳感器
方式	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			2				液體
			3				氣體
			4				蒸汽
公稱通徑				2			DN25
				…			… 單位：mm
				30			DN300
使用環(huán)境					P		普通型
使用環(huán)境					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

五、氣體流量計安裝示意圖：

1. 工作原理
在流體中設置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋渦發(fā)生體兩側交替地產生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖1所示。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，被測介質來流的平均速度為U，旋渦發(fā)生體迎面寬度為d，表體通徑為D，根據卡曼渦街原理，有如下關系式
f=SrU1/d=SrU/md 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）
式中　　U1--旋渦發(fā)生體兩側平均流速，m/s；
Sr--斯勞哈爾數；
m--旋渦發(fā)生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比

圖1 卡曼渦街

管道內體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr 　　　　　　　　　　　　　　　?。?）
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 　　　　　　　　　　　　　　　　（3）
式中 K--流量計的儀表系數，脈沖數/m3（P/m3）。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關外，還與斯勞哈爾數有關。斯勞哈爾數為無量綱參數，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數有關，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯勞哈爾數與管道雷諾數的關系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內，Sr可視為常數，這是儀表正常工作范圍。當測量氣體流量時，VSF的流量計算式為
（4）

圖2 斯勞哈爾數與雷諾數關系曲線

式中 qVn，qV--分別為標準狀態(tài)下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；
Pn，P--分別為標準狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa；
Tn，T--分別為標準狀態(tài)下和工況下的熱力學溫度，K；
Zn，Z--分別為標準狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數。
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，即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量，這時流量計的輸出信號應同時監(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。
2. 結構
VSF由傳感器和轉換器兩部分組成，如圖3所示。傳感器包括旋渦發(fā)生體（阻流體）、檢測元件、儀表表體等；轉換器包括前置放大器、濾波整形電路、D／A轉換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護罩等。近年來智能式流量計還把微處理器、顯示通訊及其他功能模塊亦裝在轉換器內。

圖3 渦街流量計

例二：已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時

測量介質為過熱蒸汽，蒸汽溫度為320℃，壓力為1.5MPa（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。


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