氮氣流量計選型

   氮氣流量計選型要用于工業(yè)管道介質流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質。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(shù)的影響。無可動機械零件，因此可靠性高,維護量小。渦街流量計采用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-50℃～+350℃的工作溫度范圍內工作。

工作原理：

     渦街流量傳感器是以卡門和斯特羅哈爾有關旋渦的產生和流量關系的理論為依據(jù)來測量蒸汽，氣體及低粘度液體的流量。如圖一所示，在表體中垂直插入一根三角柱即旋渦的發(fā)生體，當表體中有介質流過時，在三角柱的后面交替產生方向相反有規(guī)律的卡門旋渦，其旋渦的分離頻率F與介質的流動速度V成正比。通過傳感頭檢測出旋渦的個數(shù)，就可以測算出流體流速，再根據(jù)表體口徑計算出被測介質的體積流量。

電路構成 電荷轉換器

從壓電元件輸出的交變電荷經電荷轉換成與電荷量成比例的電壓。

交流放大器、低通濾波器
在這里進行信號放大和消除噪聲。電荷轉換器的輸出波形，當測量流體在低流速時，管道振動等的高頻噪聲形成迭加波形。

技術參數(shù)：

儀器型號 HLUGB

測量介質 液體、氣體、蒸汽 ( 單相介質或可以認為是單相介質 )

飽和蒸汽在干度 ≥85％時，可以認為是單相介質

介質溫度 -40℃ ~ +350℃    

介質壓力 1.6MPa 2.5MPa 4.0MPa(壓力4.0MPa以上，需特殊定做 )

準 確 度 1.0級、1.5 級

量 程 比 1：8~1：30(參比標況下空氣) 1：8~1：40( 參比常溫水)

流量范圍 液體0.4~7.0m/s；氣體4.0~60.0m/s；蒸汽5.0~70.0m/s

規(guī)    格 Φ25、Φ40、Φ50、Φ65、Φ80、Φ100、Φ150、Φ200、Φ250、Φ300

材    質 1Crl8Ni9Ti

雷 諾 數(shù) 正常 2x104~7x106

阻力系數(shù) Cd≤2.6

防護等級 IP65

環(huán)境溫度 -40~+55℃(非防爆場所)

相對濕度 ≤85％

大氣壓力 86~106kPa

供電電源 脈沖型：+12VDC 20mA；電流型：+24VDC 20mA

輸出信號 頻率脈沖信號2~3000Hz ；低電平≤1V，高電平≥6V

二線制4~20mA 信號(隔離輸出) 負載≤500Ω

1）流量計通徑選擇
　　流量計的通經可根據(jù)大使用流量Qv來選擇。為了獲得盡可能寬的流量測量范圍，正常使用流量應不小于流量計額定大流量的1/2。為保證流量計的準確度，雷諾數(shù)范圍應在2×104～7×106內。
選擇流量計通徑時，應將已知標準狀態(tài)（1大氣壓，0℃）下的流量換算為工況狀態(tài)下的流量，以便從表（1.2）中選用適當?shù)牧髁坑嫛?br />1.將標準狀態(tài)下的密度ρN換算成工況下密度ρ。
 

2. 求出工況下的流量Qv：a)由標準狀態(tài)體積流量求出Qv：
a）由標準狀態(tài)體積流量求出Qv：
 

3）動態(tài)粘度η與運動粘度的換算：η=μρ
4）雷諾數(shù)：
 

以上式中：
ρ—工況下密度（kg/m3）
ρN—標準狀態(tài)下密度（kg/m3）
P— 工況下壓力（MPa）
T— 工況溫度（℃）
Qv—工況體積流量（m3/h）
QN—標準狀態(tài)下體積流量（Nm3/h）
Qm—質量流量（kg/h）
η—動態(tài)粘度（Pa•S）
RD—雷諾數(shù)
D—流量計管徑或插入探頭直徑（mm）

表1 不同通徑下流量計液體、氣體大流量及所對應的大頻率
 

注：1、液體小流量可從圖1查找，氣體和過熱蒸汽可從圖2查找。
2、對于插入式流量計而言，管徑從200～2500mm其大流量可按流速（液體9m/s，氣體75m/s）計算。其小流速可通過表1、表2、圖1、圖2、DN50小流量來計算，再得出某管徑下小流量。

2）壓力損失
水在流速7m/s時為0.054Mpa，大氣壓下的空氣在流速75m/s時為830H2O，壓力損失由下式計算。
△Ρ＝1.1×10-6×ρ•V2
式中：△Ρ——壓力損失（Mpa）
ρ——流體密度（kg/m3）
V——流速（m/s）
表2 常用氣體介質的標準狀態(tài)密度
 

飽和蒸汽實例
試確定DN50流量計用于7bar飽和蒸汽的量程范圍。由表3可查得：DN50 7bar量程范圍是84-1835kg/h 還可得到以下信息：飽和蒸汽溫度165℃，密度3.67kg/m3。

液體小流量（線性）

圖1 液體小流量與運動粘度的關系
 

氣體/過熱蒸汽小流量
 

例2：
已知氮氣流量為4600Nm3/h,工作壓力0.7Mpa,工作溫度為40℃，選擇流量計通經。
解：1）將標準流量變?yōu)楣r流量

求工作條件下的密度
首先查表2，得知標準狀態(tài)下氮氣密度1.25kg/Nm3
 

3）通過表1和圖2可知
φ80 流量計的測量范圍 40~1375m3/h
φ100 流量計的測量范圍 70~2120m3/h
φ80 流量計的測量范圍 200~4771m3/h
根據(jù)選型原則常用流量不小于額定大流量的1/2。所以應選φ80流量計。
當選擇的流量計管徑比實際工作管徑小時，應采用變徑管以保證準確測量。見圖3
 

圖3 變徑管的直管段要求
 

氮氣流量計選型解決方法：

一、管道中有介質流動而無信號輸出或瞬時流量無顯示？

  1.首先檢查電路接線及電源電壓是否正確；  

  2.確認管道中確實有流量，且大于可測流量下限；

  3.檢查小流量切除值的設定是否過大；

  4.如果電路接線及電源電壓正確，將靈敏度電位器及放大倍數(shù)電位器順時針調到底。如果流量仍無顯示，累積量又無變化，說明電路板有問題，則需更換放大板；如果有信號輸出，則應檢查管道中介質流量是否超出渦街流量傳感器的可測流量范圍；如果介質流量在可測范圍內，說明傳感器的傳感頭靈敏度已偏低，需重新調整靈敏度；

  5.檢查傳感器好壞。將傳感頭兩引線從放大板上拆下，用萬用表測量傳感頭兩引線之間的阻值和傳感頭兩引線分別對外殼的阻值，都應大于2MΩ，否則需更換傳感頭；

  6.如果傳感器沒有問題，則檢查壓力變送器和鉑熱電阻是否損壞，如果都沒有問題，則可判斷智能流量積算儀損壞。

二、管道中沒有介質流動而有信號輸出或瞬時流量有顯示？

  1.首先確認管道內確實沒有介質流動或擾動，檢查管道振動強度是否過大，若震動大請按照如下方法進行減震：在流量計下游2D處加裝管道支撐點； 在滿足直管要求的前提下，加裝軟管過度；

  2.將靈敏度電位器逆時針調整直到沒有信號輸出或瞬時流量回零為止。在調整電位器時，應盡量緩慢一些，每調整5度角時，要停頓10秒鐘以上，以便觀察輸出是否回零。

三、信號輸出不規(guī)則、不穩(wěn)定或瞬時流量不穩(wěn)定？

  1.首先檢查管道中介質流量是否超出傳感器的可測流量范圍；

  2.如果介質流量在可測范圍內，檢查前后直管段是否符合要求，并且確認管道中介質是否處于穩(wěn)定流動狀態(tài)，管道內無兩相流或脈動流現(xiàn)象；

  3.檢查管道振動強度是否過大，若過大請按故障2中的方法解決；

  4.檢查儀表周圍是否有較強電干擾信號，若有加強屏蔽和接地；

  5.檢查傳感器是否被玷污、受潮、受損、引線接觸不良，若有請清洗或更換傳感器，緊固引線；

  6.檢查傳感器安裝是否同心或密封墊是否凸入管內，若有安裝情況，調整密封墊內徑；

  7.檢查傳感器靈敏度的高低，調整靈敏度；

  8.檢查工藝流程是否穩(wěn)定，調整安裝位置；

  9.檢查發(fā)生體上是否有纏繞物；

  10.查看管道內是否存在氣穴現(xiàn)象，若有降低流速，增加管內壓力。

四、測量誤差大？

  1.首先檢查流量計供電電壓是否過大；

  2.檢查儀表的模擬轉換電路零飄或量程調整不對，若有請校正零點和量程刻度。

  3.檢查是否出現(xiàn)故障3中的1、2、5等問題；

  4.查看儀表是否超過檢定周期；

  5.檢查管道是否有泄露。

五、測量管泄露？ 

  1.檢查管內壓力是否過高；

  2.檢查公稱壓力選擇是否正確，若不正確請選用高一檔公稱壓力的傳感器；

  3.檢查密封件是否損壞；

  4.檢查傳感器是否被腐蝕，若有應采取防腐和保護措施。

六、傳感器發(fā)生異常嘯叫聲？ 

  1.檢查流速是否過高，引起強烈顫動，若是請調整流量或更換通經大的儀表；

  2.檢查是否發(fā)生氣穴現(xiàn)象，若有請調整流量和增加液流壓力；

  3.檢查發(fā)生體是否松動。

七、儀表顯示溫度錯誤？

  1.檢查接線是否錯誤，是否斷線；

  2.測量其阻值大約為1080歐姆（在室溫）；

  3.根據(jù)所測內容咨詢廠家。

八、儀表顯示壓力錯誤？

  1.檢查接線是否錯誤，是否斷線；

  2.在室溫下測量其阻值大約為5000歐姆；

  3.根據(jù)所測內容咨詢生產廠家。