蒸汽管道流量計

     蒸汽管道流量計主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。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。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。渦街流量計采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用。

渦街流量計原理
  在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體，則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦，如圖1所示，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。

設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)平均流速為 ，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關(guān)系式：

　f=SrV1/d=SrV/md 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?）
式中　　V1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速，m/s；
　　　　Sr--斯特勞哈爾數(shù)；
　　　　 m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比　　　　　　　　

　管道內(nèi)體積流量qv為
　　　　　　　　　　　　 qv=πD2V/4=πD2mdf/4Sr 　　　　　　　　　　　　　　　　(2)
　　　　　　　　　　　　 K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 　　　　　　　　　　　　　　　　 (3)
式中 K--流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。
　　 K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，
 
圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時，VSF的流量計算式為(4) 
圖2 斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線
式中 qVn，qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa；
　　 Tn，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K；
　　 Zn，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。 
　　 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(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應(yīng)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。

　 特點：
◆測量介質(zhì)： 氣體、液體、蒸氣
◆口徑規(guī)格 法蘭卡裝式口徑選擇DN15~300 
◆流量測量范圍 正常測量流速范圍 雷諾數(shù)1.5×104～4×106；氣體5～50m/s; 液體0.5～7m/s
正常測量流量范圍 液體、氣體流量測量范圍見表2； 蒸氣流量范圍見表3
◆測量精度 1.0級 1.5級 2.5級 
◆被測介質(zhì)溫度:常溫–25℃～100℃
◆高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃
◆輸出信號 脈沖電壓輸出信號 高電平8～10V 低電平0.7～1.3V
◆脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m
◆脈沖電流遠傳信號 4～20 mA,傳輸距離為1000m
◆儀表使用環(huán)境 溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃
◆材質(zhì) 不銹鋼, 鋁合金
◆電源 DC24V或鋰電池3.6V
蒸汽管道流量計基本結(jié)構(gòu)和安裝尺寸
流量計由表體、支柱和放大顯示裝置組成。有兩種與管道連接的方式，即法蘭卡裝方式和法蘭連接方式。圖2為法蘭卡裝示意，圖3是法蘭連接示意，表1、表2為有參考尺寸。



表2法蘭卡裝參考尺寸（mm）



表3法蘭連接參考尺寸（mm）

安裝注意事項和要求

　　1、合理選擇安裝場所和環(huán)境。

　　避開強電力設(shè)備，高頻設(shè)備，強電源開關(guān)設(shè)備;避開高溫?zé)嵩春洼椛湓吹挠绊?，避開強烈震動場所和強腐蝕環(huán)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(diào)節(jié)閥應(yīng)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(yīng)不小于50D，下游應(yīng)有不小于5D。

　　3、安裝點上下游的配管應(yīng)與傳感器同心，同軸偏差應(yīng)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)由下向上。

　　測量液體流量時，液體流向應(yīng)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(cè)裝。

　　無論測量何種流體，傳感器可以在水平管道上側(cè)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(cè)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(jīng)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(jù)測量的需要，需在傳感器附近測量壓力和溫度時，測壓點應(yīng)在傳感器下游的3-5D處，測溫點應(yīng)在傳感器下游的6-8D處。

　　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(biāo)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.連接傳感器的屏蔽電纜走向，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，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。

　　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。

　　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(dāng)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。