高溫氣體渦街流量計(jì)

高溫氣體渦街流量計(jì)概述:

LUB型渦街流量計(jì)有普通型、高溫型和就地顯示型三種。

LUB型渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門渦街原理，利用應(yīng)力檢測(cè)方式，以壓電晶體作為敏感元件，并使檢測(cè)部件與旋渦發(fā)生體分離的一種新型流體振蕩型流量傳感器。

該傳感器具有無運(yùn)動(dòng)零部件、測(cè)量范圍度大、介質(zhì)適用性廣、測(cè)量精度高、檢定周期長(zhǎng)、傳輸信號(hào)距離遠(yuǎn)、壓力損失小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、使用壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)方便等許多顯著優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛地應(yīng)用于石油化工、冶金機(jī)械、供熱供電、醫(yī)藥科研等各行業(yè)的各種氣體、液體、蒸汽等單相流體的工藝計(jì)量和節(jié)能管理。

渦街流量計(jì)是根據(jù)“卡門渦街”原理研制成的一種流體振動(dòng)型流量?jī)x表，基本原理是當(dāng)流體遇到非流線體時(shí)，在非流線體兩側(cè)會(huì)交替產(chǎn)生旋渦。

 1、基本原理見圖一

圖一  St與Re的關(guān)系

旋渦的分離頻率，在一定的柱形下與流速成線性比例關(guān)系，基本函數(shù)關(guān)系如下：

式中    

f：旋渦分離頻率，HZ

    St：斯特勞哈爾數(shù)，不同的柱形St不同，在一定柱形下，在一定流量?jī)?nèi)St基本不變，無量綱

    V：流體在管道中平均流速，m/s

D：管道直徑，m

d：旋渦發(fā)生體迎流面寬度，m

由上式可見，通過測(cè)量旋渦的分離頻率，便可知流體的流速和瞬時(shí)量，斯特勞哈爾數(shù)St是通過試驗(yàn)確定的無量綱的常數(shù)，一段時(shí)間內(nèi)輸出的頻率脈沖數(shù)與流體的體積之比稱為儀表系數(shù)，：

式中       Q：一段時(shí)間內(nèi)體積量，m3

              S：管道的截面積，m2

     T：一段時(shí)間單位，秒

一段時(shí)間內(nèi)旋渦產(chǎn)生的數(shù)量N = f · T

儀表系數(shù)K值由式K=N/Q得出,單位: n/ m3

LUB系列渦街計(jì)采用的壓電晶體檢測(cè)旋渦分離的頻率。旋渦在柱體后部?jī)蓚?cè)交替分離，產(chǎn)生壓力脈動(dòng)。安裝在柱體后面的壓電檢測(cè)體感受到渦街的交變力時(shí)，產(chǎn)生交變的電荷信號(hào)。交變的電荷信號(hào)，經(jīng)電荷放大器處理后，以電壓頻率信號(hào)輸出（傳感器）或進(jìn)一步變成與流量成線性比例的4～20 mA直流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出（變送器）。

2、電荷檢測(cè)放大器工作原理

檢測(cè)放大器的作用是將傳感器探頭產(chǎn)生的交變信號(hào)，經(jīng)電荷放大器進(jìn)行電荷/電壓轉(zhuǎn)換，經(jīng)高通濾波電壓放大，低通濾波整形后，輸出頻率脈沖信號(hào)。

主要技術(shù)特性:

2.1精度等級(jí)：1.0；1.5；2.5

2.2重復(fù)性誤差%：≤1/3準(zhǔn)確度等級(jí)值

2.3壓力損失系數(shù)： Cd ≤2.4

2.4測(cè)量范圍度：8:1～40:1

2.5公稱壓力（MPa）：1.0；1.6；2.5；（2.5以上訂貨時(shí)注明）

2.6測(cè)量介質(zhì)溫度（℃）：—40～200；280；350；450

2.7供電電源：12～24V DC;3.6V DC

2.8輸出信號(hào)：

2.8.1電壓脈沖：低電平≤0.5V，高電平≥5V

2.8.2標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：電壓信號(hào)：0～5V，1～5V

電流信號(hào)：0～10mA，4～20mA

2.9使用環(huán)境條件：

2.9.1溫度：—40～55℃

2.9.2相對(duì)濕度：5～90%

2.9.3大氣壓力：86～106kPa

2.10流量測(cè)量范圍（見表一）

注：表中所列流量范圍：液體指常溫水；氣體指標(biāo)準(zhǔn)狀況（20℃、101325Pa）下的空氣。

規(guī)格型號(hào)：

3.1規(guī)格及標(biāo)記

3.1.1傳感器公稱通徑標(biāo)記（見表二）

3.1.2被測(cè)介質(zhì)標(biāo)記（見表三）

3.1.3連接方式標(biāo)記（見表四）

3.1.4其它標(biāo)記

A：普通型（無標(biāo)記）           B：防爆型（標(biāo)記B）

C：標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出（標(biāo)記M）     D：現(xiàn)場(chǎng)顯示（標(biāo)記X）

3.2傳感器型號(hào)

3.2.1型號(hào)組成及意義

3.2.2本傳感器的型號(hào)表示法*符合中華人民共和國(guó)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《JB/T9249-1999渦街流量傳感器》之規(guī)定。

結(jié)構(gòu)形式及安裝尺寸:

4.1結(jié)構(gòu)形式

傳感器是有檢測(cè)表體與檢測(cè)放大器兩大部分及連接這兩部分的連接桿組成。表體及其組成部件和連接桿均由1Cr18Ni9Ti不銹鋼材料制成，具有防腐耐用之優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)部旋渦發(fā)生體與表體之間采用氣體保護(hù)自熔焊接，堅(jiān)固耐用。檢測(cè)探頭與旋渦發(fā)生體的分離結(jié)構(gòu)，使得難以解決的因?qū)嚎锥氯荒芄ぷ鞯默F(xiàn)象得到圓滿解決。

4.2安裝及結(jié)構(gòu)尺寸（見圖1與表五）

4.3插入式渦街流量傳感器結(jié)構(gòu)式

選型:

5.1渦街流量傳感器的選型至關(guān)重要，選型的正確與否對(duì)儀表的正確運(yùn)行影響非常大。因此，必須正確進(jìn)行選型。

5.2根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的流通管道通徑大小，參照表一，若被測(cè)管道介質(zhì)的流量范圍在表一所列范圍之內(nèi)，則選擇與公稱通徑相同的傳感器即可。

5.3若被測(cè)管道的流體流量范圍不在表一所列相同通徑流量范圍之內(nèi)，則應(yīng)根據(jù)管道流體流量范圍選擇與表一所列流量范圍所包容的流量范圍所對(duì)應(yīng)的公稱通徑的傳感器。

圖四                5.4若被測(cè)管道流體流量范圍符合5.2、5.3，

但被測(cè)介質(zhì)密度與表一所列參比介質(zhì)密度差異較大時(shí)，則應(yīng)按下列方法確定其小流量。

Qmin=Q0√ρ0/ρ   (m3/h)

式中：Q0—表一中給定的小下限流量（m3/h）

ρ0—參比介質(zhì)的密度（kg/m3）,見表一注。

ρ—被測(cè)介質(zhì)實(shí)際工況密度（kg/m3）

Qmin—該通徑傳感器可測(cè)量的實(shí)際小流量，該值應(yīng)小于管道實(shí)際小流量（m3/h）

5.5渦街流量傳感器所檢測(cè)到的流量均是指工作狀態(tài)下的體積流量，當(dāng)僅知被測(cè)介質(zhì)的質(zhì)量流量或標(biāo)準(zhǔn)體積流量時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的換算，然后再與表一給定的流量范圍相對(duì)照。

5.5.1由質(zhì)量流量換算工況下的體積流量按下式換算：

Qv=Qm/ρ(m3/h)

式中：Qv—工況下的體積流量（m3/h）

Qm—工況下的質(zhì)量流量（kg/h）

ρ—工況下的介質(zhì)密度（kg/m3）

5.5.2由標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（20℃，101325Pa）下的體積流量換算為工況下的體積流量，按下式換算：

式中：QN—已知的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積流量（m3/h）

t —工作狀態(tài)下氣體的溫度（℃）

          p —工作狀態(tài)下氣體的壓力（表壓）（MPa）

QV—工作狀態(tài)下的氣體的體積流量

5.6當(dāng)被測(cè)介質(zhì)為液體時(shí)，為了防止氣蝕，應(yīng)使通過傳感器的介質(zhì)壓力符合下式要求：

P≥2.6⊿P+1.25PS(Pa)

式中：⊿P—介質(zhì)通過傳感器的壓力損失（Pa），以下式計(jì)算：

⊿P =1.2ρV2(Pa)

式中：ρ—被測(cè)介質(zhì)密度（kg/m3）

V—被測(cè)介質(zhì)平均流速（m/s）

Ps—被測(cè)介質(zhì)工作溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓值（Pa）

5.7舉例：

5.7.1某車間由一臺(tái)10噸飽和蒸汽鍋爐供汽，供汽壓力為0.8MPa，管道直徑為200mm，試選擇渦街流量傳感器型號(hào)。

計(jì)算：a.查表知工作狀態(tài)下飽和蒸汽密度為：

ρ= 4.664kg/m3

b.管道體積流量為：

c.查表一，公稱直徑為200的傳感器流量范圍為：400~6000m3/h,顯然，選用與管道相同的公稱通徑為200mm的傳感器是適合的。

d.因管道內(nèi)飽和蒸汽壓力為0.8MPa（表壓），其對(duì)應(yīng)飽和蒸汽濕度為175.35℃，屬中低溫蒸汽（≤200℃），因此可選用LUB-2320型渦街流量傳感器。

5.7.2某空氣站有二臺(tái)40m3空壓機(jī)，四臺(tái)20m3空壓機(jī)，其工作壓力均為0.8MPa,為工作現(xiàn)場(chǎng)供壓縮空氣。其供氣壓力亦為0.8MPa（表壓），壓縮空氣濕度為50℃。用氣高峰時(shí)，開啟二臺(tái)40m3和三臺(tái)20m3空壓機(jī)，用氣少時(shí)，僅開啟一臺(tái)40m3或二臺(tái)20m3的空壓機(jī)，試為該空壓站供氣總管道選擇渦街流量傳感器。

計(jì)算：a.工作狀態(tài)下大氣體體積流量為：

b.工作狀態(tài)下小氣體體積流量為

c.查表一可知：工程通徑為80、100、125均滿足該空壓站要求，考慮到管道壓力損失，以選擇125口徑為好。

d.通過上述計(jì)算及分析，宜選用LUB-2112型渦街流量傳感器。

安裝:

6.1安裝的環(huán)境及條件

6.1.1傳感器可安裝在室內(nèi)、室外。特殊場(chǎng)合特別訂貨。

6.1.2傳感器在管道上可以沿管道軸線垂直方向上360°任意安裝，可水平、垂直、傾斜安裝。當(dāng)測(cè)量液體時(shí)，管道內(nèi)必須充滿液體，因此垂直或傾斜安裝的傳感器，流體方向必須自下而上。

6.1.3傳感器盡可能安裝在沒有機(jī)械振動(dòng)的管道上。

6.1.4傳感器盡可能遠(yuǎn)離磁電干擾場(chǎng)所。

6.1.5傳感器上游側(cè)、下游側(cè)應(yīng)留有足夠直管段，因前后差異不同，請(qǐng)按圖五要求安裝。

D為傳感器公稱直徑

6.1.6安裝傳感器時(shí)，管道內(nèi)徑必須與傳感器內(nèi)徑相同。若不能*相同應(yīng)采用比傳感器通徑略大的管道，誤差：≤3％DN，且不大于5mm。

6.2卡裝式傳感器安裝步驟

在安裝過程中為保證儀表不受損傷，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況按如下步驟安裝：

6.2.1按開口尺寸要求在管道上進(jìn)行開口。

6.2.2將連接上法蘭的整套儀表放入開孔的管道中。

6.2.3對(duì)兩片法蘭兩邊實(shí)行點(diǎn)焊定位。

6.2.4將傳感器拆下，將法蘭按要求焊接好；并排空、清理。

6.2.5將傳感器裝入焊接好的法蘭中間，放入密封墊，用螺栓連接并擰緊。

6.3插入式傳感器安裝步驟

6.3.1測(cè)量頭的插入深度為0.5D，測(cè)量頭中心與管道實(shí)際軸心的偏離尺寸應(yīng)不大于0.05D。

6.3.2測(cè)量頭的中心線與管道的軸線的夾角不大于5°。

6.3.3按照基座安裝示意圖加工符合圖紙要求的基座，在管道上滿足安裝要求的位置開孔，把基座焊接在管道開孔位置上，且滿足圖六的技術(shù)要求。

6.3.4放上密封墊，把傳感器放在基座上，用螺栓將其固定在基座上，注意不能碰傷測(cè)量頭。

6.3.5調(diào)整測(cè)量頭插入的深度，保證其中心在管道中心處并保證其中心線與管道中心線在同一軸線上；可在安裝前調(diào)整好測(cè)量頭插入的深度，然后直接安裝在基座上。

6.3.6固定好傳感器后，將密封壓蓋壓緊。運(yùn)行一段時(shí)間后，若出現(xiàn)漏汽，再次壓緊密封壓蓋。

6.3.7用手把精調(diào)指向桿的方向，使其與流向*，其軸線投影與管道軸線相重合，兩者軸線的夾角不大于5°。

6.3.8調(diào)整好方向后，把鎖緊螺母擰緊。

6.3.9技術(shù)要求

1.安裝基座插入管道部分不得超過管道內(nèi)壁；

2.基座在管道上的位置應(yīng)端正、不偏斜；

3.去毛刺，去焊渣；

4.基座的法蘭平面與管道軸線平行；

5.嚴(yán)禁扳動(dòng)指向桿。

6.4安裝中應(yīng)注意的事項(xiàng)

安裝中必須按安裝步驟要求進(jìn)行，防止儀表?yè)p壞。同時(shí)注意以下方面。

6.4.1當(dāng)測(cè)量的介質(zhì)（如壓縮空氣、蒸汽等），需對(duì)溫度和壓力進(jìn)行修正，應(yīng)按取壓點(diǎn)前1～10D，取溫點(diǎn)后3～5D。

法蘭卡裝型外形圖:

6.4.2管道內(nèi)徑應(yīng)與傳感器通徑等同，傳感器兩側(cè)金屬墊內(nèi)徑亦應(yīng)保持與傳感器通徑相同。

6.4.3安裝過程中應(yīng)避免使傳感器受到?jīng)_擊。

6.4.4安裝過程中應(yīng)使傳感器流向標(biāo)志與流體方向相同。