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渦街流量計(jì)可用于蒸汽計(jì)量的優(yōu)勢與更多應(yīng)用的拓展

更新時(shí)間:2023-08-05 點(diǎn)擊量:554

內(nèi)容摘要

蒸汽是物質(zhì)受熱受壓后由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的形式,通俗點(diǎn)說蒸氣就是液體(液態(tài)物質(zhì))蒸發(fā)或沸騰后所產(chǎn)生(成為)的氣體(氣態(tài)物質(zhì))。蒸汽在我們?nèi)粘I钪幸埠艹R?,?dāng)然隨著目前熱力電力等行業(yè)的迅猛發(fā)展,包括企業(yè)對能源成本考核的加強(qiáng),蒸汽的計(jì)量逐漸被重視起來。尤其針對蒸汽的貿(mào)易計(jì)量因關(guān)系到各商戶的貿(mào)易經(jīng)濟(jì)利益,則更能突顯出蒸汽計(jì)量的準(zhǔn)確、高效、可靠性是如此的重要。



加強(qiáng)蒸汽計(jì)量的管理、提高工作效率、完善運(yùn)營成本是開展蒸汽計(jì)量工作始終如一的目的?,F(xiàn)如今蒸汽的運(yùn)用十分廣泛,可以說大部分企業(yè)都有對蒸汽用料的需求,像電廠、冶金、鑄造、紡織、印染廠、食品廠、能源、醫(yī)藥等領(lǐng)域。對于蒸汽的計(jì)量越來越多的企業(yè)選擇使用渦街流量計(jì),為什么渦街流量計(jì)會(huì)受到如此大的重用,在于它在測量蒸汽上有比其他流量計(jì)更出色的特點(diǎn)。




首先渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門渦街原理研發(fā)的所以叫做渦街流量計(jì),能夠測量蒸汽的標(biāo)況體積流量以及質(zhì)量流量。其工作原理詳細(xì)點(diǎn)講是在流體中設(shè)有漩渦發(fā)生體(漩渦發(fā)生體如圖),當(dāng)液體流經(jīng)時(shí)會(huì)從漩渦發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生交替并且有規(guī)則的漩渦,故這種漩渦便是卡門渦街。漩渦數(shù)列在漩渦發(fā)生體的下游并對稱有規(guī)律排列,設(shè)漩渦的發(fā)生頻率為f,所測量的介質(zhì)流動(dòng)平均速度為u,漩渦發(fā)生體迎面寬度為d,儀表通經(jīng)為D,依據(jù)卡門渦街原理可以得到如下關(guān)系式:

F=SrU1/d=SrU/md

其中U1表示為漩渦發(fā)生體兩側(cè)的平均流速,單位為:m/s

Sr:斯特勞哈爾數(shù);

m=漩渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道的橫截面面積比,管道內(nèi)體積流量為qv為:

qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr

K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1

其中K=流量計(jì)的儀表系數(shù)(又稱K系數(shù)),脈沖數(shù)/m3(P/m3)

K除了與漩渦發(fā)生體、管道尺寸有關(guān)系之外,還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)系。斯特勞哈爾數(shù)屬于無量綱參數(shù),它與漩渦發(fā)生體形狀以及雷諾數(shù)有關(guān),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(shí),渦街流量表的流量計(jì)算式為


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其中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)下和工況下的絕對壓力,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)。
由上公式可見,渦街流量表輸出的脈沖頻率信號(hào)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(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測質(zhì)量流量,這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測體積流量和流體密度,流體物性和組分對流量計(jì)量還是有直接影響的。




渦街流量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)比較簡單主要是由檢測元件、漩渦發(fā)生體、信號(hào)處理放大電路等部分組成,目前國內(nèi)對渦街流量計(jì)的研發(fā)創(chuàng)新已經(jīng)相當(dāng)成熟,全新設(shè)計(jì)理念已將溫度、壓力、流量信號(hào)集于一體,通過智能數(shù)字處理系統(tǒng)將三種信號(hào)混合處理后進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償并輸出準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)流量。此外它還有很多優(yōu)勢特點(diǎn),尤其是具有超常使用壽命,綜合來講渦街流量計(jì)的性價(jià)比確實(shí)要高些,要比傳統(tǒng)類型的流量計(jì)使用效果更好。正是因?yàn)樵诠r場合中可發(fā)揮出下面優(yōu)勢特點(diǎn),才使得渦街流量計(jì)的運(yùn)用得到全面發(fā)展,滿足多種復(fù)雜場景的運(yùn)用需求。

1.與介質(zhì)無接觸式測量

渦街流量計(jì)的測量傳感器不會(huì)與介質(zhì)有直接接觸,能夠延長儀表使用壽命,性能穩(wěn)定,且不會(huì)影響測量精度。

2.測量范圍寬,量程比好

對于部分測量蒸汽不平衡的現(xiàn)場用渦街流量計(jì)是很有必要的,渦街流量計(jì)測量范圍寬,并且測量的量程比可以達(dá)到1:10,甚至能達(dá)到1:20。

3.安裝便捷,可減少故障點(diǎn)

渦街流量計(jì)的安裝很方便,較比一些差壓式流量計(jì)來說安裝要簡單很多,即節(jié)省了安裝費(fèi)用,又減少故障點(diǎn),高效提升生產(chǎn)效率,后續(xù)維護(hù)也十分方便。

4.全自動(dòng)化電路設(shè)計(jì),自動(dòng)補(bǔ)償

表體集成了溫度與壓力自動(dòng)補(bǔ)償功能,全智能數(shù)字化電路設(shè)計(jì),可自動(dòng)補(bǔ)償被測介質(zhì)的密度或者是標(biāo)況體積流量、標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量。

5.測量精度高,自動(dòng)修正功能

具有全新數(shù)字濾波以及自動(dòng)修正功能,無可動(dòng)部件,可靠性高,能夠確保流量測量更加準(zhǔn)確可靠。

6.可測量多種類型介質(zhì),運(yùn)用范圍很廣

雖然渦街流量計(jì)能夠測量蒸汽,且測量蒸汽計(jì)量非常用優(yōu)勢,它也能夠測量液體、氣體。像導(dǎo)熱油、氧氣、二氧化碳、壓縮空氣、空氣、汽油、熱水、純水等多種類型介質(zhì),運(yùn)用非常全面廣泛。

7.全新點(diǎn)陣漢字液晶顯示

渦街流量計(jì)采用全新的外觀設(shè)計(jì),本體采用精密鑄造工藝,外形美觀,可以針對耐高溫、抗腐蝕現(xiàn)場運(yùn)用,智能表頭讀數(shù)清晰直觀,可以準(zhǔn)確顯示瞬時(shí)流量與累計(jì)流量。

8.多種結(jié)構(gòu)類型可滿足不同工況要求

街流量計(jì)的結(jié)構(gòu)形式包含:一體式/分體式/插入式渦街流量計(jì)三種;

其次連接形式也分為以下幾種:法蘭夾裝式(對夾式)/法蘭連接/螺紋連接/卡箍連接四種;補(bǔ)償功能包含:溫度壓力補(bǔ)償、單溫度補(bǔ)償、單壓力補(bǔ)償、無補(bǔ)償功能;

高溫現(xiàn)場可選擇耐高溫型(上限高溫≥350℃);高壓現(xiàn)場可選擇耐高壓型渦街流量計(jì)(>4.0MPa協(xié)議供貨);易燃易爆現(xiàn)場可以選擇防爆型渦街流量計(jì)(我司上海有恒測控技術(shù)有限公司已取得防爆證書);因此用戶可以根據(jù)現(xiàn)場要求選擇匹配的渦街流量計(jì)。

9.具有多種輸出方式

渦街流量計(jì)具有多種輸出方式,包括脈沖輸出、電流輸出、電壓輸出、4-20mA輸出、RS485輸出等,根據(jù)現(xiàn)場測量要求選擇即可。

10.運(yùn)行穩(wěn)定、安全性高、維護(hù)量少

渦街流量計(jì)的安全穩(wěn)定性比較高,誤差量小,通過正確合理的使用在任何環(huán)境下及測量不同類型介質(zhì)時(shí),都能夠得到高精度測量結(jié)果,用戶在日常操作管理過程中省心又省力。

11.日常運(yùn)維量少,使用壽命長

只要通過正確合理的應(yīng)用,并且通過正確方式對儀表進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng),不僅可延長其使用壽命,還能保證在功能性方面得到更穩(wěn)定保障,不用擔(dān)心出現(xiàn)任何意外故障和安全風(fēng)險(xiǎn),對工作環(huán)境不會(huì)造成任何經(jīng)濟(jì)損失,因此用戶是可以放心使用。

12.可滿足數(shù)據(jù)長期儲(chǔ)存功能

流量計(jì)具有特色的時(shí)間顯示和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能,可確保內(nèi)部數(shù)據(jù)不會(huì)丟失,并可在任何情況下保存。

13.壓力損失非常小

渦街流量傳感器壓力損失很小,例如:當(dāng)飽和蒸汽壓力為0.6MPa,流速為30m/s,其壓力損失為4kPa,還與管內(nèi)壁的光滑程度有關(guān)。






通過以上對渦街流量計(jì)功能特點(diǎn)的匯總可見它的優(yōu)勢非常全面,渦街流量計(jì)在測量蒸汽時(shí)通常選擇帶溫度與壓力補(bǔ)償型,在實(shí)際測量過程中往往是通過溫度和壓力的測量來間接測算出介質(zhì)密度,再與渦街流量計(jì)所測算出的體積數(shù)值相計(jì)算就可以得出質(zhì)量流量,這是渦街流量計(jì)測量蒸汽流量很普遍也是比較常用的形式。就算測量不同類型的蒸汽如濕蒸汽、飽和蒸汽和過熱蒸汽等蒸汽表現(xiàn)出不同的測量特性,渦街流量計(jì)可以有效地適應(yīng)這種變化。為了更方便使用我司推出了采用微功耗技術(shù)多種功能結(jié)構(gòu)為一體的電池供電型可就地顯示瞬時(shí)流量、累積流量的渦街流量計(jì)。像溫度補(bǔ)償一體型渦街流量計(jì)還帶有溫度傳感器,可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計(jì)算出壓力,從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量。溫壓補(bǔ)償一體型帶有溫度、壓力傳感器,用于蒸汽或一般氣體流量測量,能夠直接測量出氣體介質(zhì)的溫度和壓力,從而顯示氣體的標(biāo)況體積流量與標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量。


渦街流量計(jì)的選型參數(shù):

1.測量介質(zhì):液體、一般氣體、蒸汽

2.公稱通徑:DN15~DN300(滿管式)、DN150~DN2000(插入式)、DN2000以上口徑協(xié)議供貨

3.介質(zhì)溫度:-20~100℃(常溫)、-20~250℃(中溫)、-20~320℃(高溫)、-20~350℃(超高溫)

4.公稱壓力:1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa(>4.0協(xié)議供貨)

5.精度:±1%R,±1.5%R(滿管式);±1.5%R,±2.5%R(插入式)

6.供電電源:+12VDC(三線制脈沖輸出)、+24VDC(三線制脈沖輸出型及二線制電流輸出型)、3.6V鋰電池、雙供電

7.本體材質(zhì):304不銹鋼(其它材料協(xié)議供貨)

8.防護(hù)等級(jí):IP65(其它防護(hù)等級(jí)協(xié)議供貨)

9.環(huán)境條件:溫度-20℃~55℃,相對濕度5%~90%,大氣壓力86~106kPa。


量程范圍表:

儀表口徑

(mm)

液體

氣體/蒸汽

測量范圍

(m3/h)

輸出頻率范圍

(Hz)

測量范圍

(m3/h)

輸出頻率范圍

(Hz)

20

1~7

37~260

6~30

226~1130

25

1.6~10

32~214

9~55

190~1178

32

2.1~15

17~150

15~130

150~1296

40

2.5~25

13~130

22~200

115~1011

50

3.5~35

9~93

36~320

96~854

65

6.5~68

8~82

50~480

61~583

80

10~100

6~65

75~628

45~402

100

15~150

5~50

130~1100

43~367

125

27~275

5~47

200~1700

33~290

150

40~350

4~33

280~2240

27~221

200

80~650

3~26

580~4200

24~167

250

120~950

3~19

970~5500

20~112

300

180~1800

2~22

1460~8000

17~95

(400)

180~3000

5.6~87

2750~27000

85~880

(500)

300~4500

5.6~88

4300~43000

85~880

(600)

450~6500

5.7~89

6100~61000

85~880

(800)

750~10000

5.7~88

11000~110000

85~880

(1000)

1200~17000

5.8~88

17000~170000

85~880

注:表中(400)~(1000)口徑為插入式

 



渦街流量計(jì)除了運(yùn)用于蒸汽的計(jì)量在其他行業(yè)、工況條件也可以準(zhǔn)確的測量出流量大小。對于液體的計(jì)量如水、熱水、冷水、廢水等尤其非導(dǎo)電液體的測量,渦街流量計(jì)也一樣有用武之地,如化工、石油、輕工業(yè)、能源、電力等生產(chǎn)工程中的水資源流量監(jiān)測。


【醫(yī)療行業(yè)中對設(shè)備流量的計(jì)量】

在醫(yī)療范疇中制氧機(jī)、呼吸機(jī)等設(shè)備,需要對氧氣的流量進(jìn)行測量,以確保呼吸機(jī)、制氧機(jī)等設(shè)備能夠以正確的速率提供氧氣。

【飲料食品領(lǐng)域?qū)Ω鞣N液體的計(jì)量】

渦街流量計(jì)在食品飲品行業(yè)中的運(yùn)用也十分廣泛,比如可以測量各種液體,如飲用水、果汁、啤酒、飲料等加工過程中對流量的也是該行業(yè)十分關(guān)注的問題。

【加油站、油井開采等領(lǐng)域】

渦街流量計(jì)能夠測量氣體、蒸汽以及液體,工業(yè)常見液體中的油品也可以用渦街流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量,其運(yùn)用也覆蓋了油井的開采到煉油過程中的各種流體的測量。加油站、油田、油井開采等對于流量的測量也關(guān)于到生產(chǎn)與運(yùn)營成本可以說是至關(guān)重要的。

【熱力電力行業(yè)的貿(mào)易結(jié)算領(lǐng)域】

熱電行業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),在近幾年得到迅猛發(fā)展,用于貿(mào)易結(jié)算的蒸汽流量計(jì)伴隨熱電行業(yè)發(fā)展達(dá)到一定成就,而渦街流量計(jì)以其自身的特點(diǎn)在眾多流量計(jì)中,發(fā)展最為迅速,因此這一領(lǐng)域運(yùn)用渦街流量計(jì)計(jì)量蒸汽可以說最為廣泛。

由此可見渦街流量計(jì)不但運(yùn)用范圍廣泛,且目前的技術(shù)水平已發(fā)展到可在控制回路中較好地應(yīng)用。但由于所處環(huán)境、工藝介質(zhì)及管路系統(tǒng)等復(fù)雜性,真正應(yīng)用好渦街流量計(jì),還需要廣大用戶在實(shí)踐中不斷摸索。最根本的在于科學(xué)的選型、正確的安裝、細(xì)心的維護(hù)。



渦街流量計(jì)正確的安裝方法:

【安裝環(huán)境的要求】

1.安裝環(huán)境是不論在任何運(yùn)用領(lǐng)域中都要首先考慮到的關(guān)鍵因素,環(huán)境處理不當(dāng)會(huì)影響流量計(jì)穩(wěn)定性,甚至影響測量精度,縮短儀表使用壽命。

2.安裝現(xiàn)場不應(yīng)有強(qiáng)震動(dòng)感以及強(qiáng)磁場干擾,不論泵或者閥門所引起的管道震動(dòng)都會(huì)引起測量誤差,嚴(yán)重的甚至?xí)绊憙x表的正常測量。因此須在管道的上下游2D處加設(shè)管道緊固裝置,以支撐管道或是用軟管隔離,加強(qiáng)抗震效果。

3.安裝位置應(yīng)當(dāng)避開高溫?zé)嵩匆约拜椛湓吹闹苯佑绊懀粢仨毎惭b須有隔熱通風(fēng)裝置。尤其在測量蒸汽等高溫介質(zhì)時(shí),為了防止轉(zhuǎn)換器溫度過高,應(yīng)進(jìn)行隔熱處理,確保流量計(jì)外殼暴露在外,以便熱量向外輻射,防止儀表電子部件溫度過高影響流量計(jì)的壽命。

4.要避開高溫環(huán)境和強(qiáng)腐蝕氣體環(huán)境,若必須安裝需要加設(shè)通風(fēng)裝置。

流量計(jì)應(yīng)盡量避免安裝在架空較長的管道上,由于管道的下垂容易造成流量計(jì)與法蘭間的密封泄漏。若必須安裝時(shí),須在流量計(jì)的上下游2D處分別設(shè)置管道支撐點(diǎn)。

5.條件允許的話儀表盡量安裝在室內(nèi),安裝在室外要注意防水,防潮及防曬,使用防護(hù)罩遮陽,特別注意在電氣接口處應(yīng)將電纜線彎成U形,避免水順著電纜線進(jìn)入放大器殼內(nèi)。

6.請保證管道內(nèi)介質(zhì)處于滿管狀態(tài),流量計(jì)可以安裝在水平或者垂直管道上,如果安裝在垂直管道上,被測介質(zhì)是液體時(shí)須自下往上流動(dòng)。


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【安裝使用注意事項(xiàng)】

1.渦街流量計(jì)的流向箭頭方向應(yīng)于管道內(nèi)流體流動(dòng)的方向一致。

2.安裝流量計(jì)的管道要符合本說明書規(guī)定的前后直管段,否則會(huì)影響流量計(jì)的測量精度,嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞流量計(jì)。

3.安裝流量計(jì)時(shí),在電焊法蘭或者管道的過程中,流量計(jì)須不在管道上,以免損壞流量計(jì)的內(nèi)部配件。

4.流量計(jì)運(yùn)行前仔細(xì)檢查流量計(jì)的安裝及接線等是否正確無誤。

5.如是DC24V供電的流量計(jì),務(wù)必先提前用萬用表檢測DC24V的供電電源是否含有交流電成分,如含有交流電成分則千萬不要接線,會(huì)造成線路板燒壞,無法使用;請務(wù)必保證供電電源是DC24V。

6.接通電源后觀察液晶屏幕是否有流量顯示。

7.緩慢打開閥門,打開時(shí)間不小于2分鐘,到一個(gè)較小的壓力時(shí)停止,觀察傳感器周圍是否有泄漏現(xiàn)象,并觀察液晶屏幕是否有流量顯示。

8.若情況正常,則開大閥門,穩(wěn)定一段時(shí)間后,觀察液晶屏幕顯示的流量是否正常。





渦街流量計(jì)雖然可以用來測量一些特定場合的液體,但是液體流量計(jì)的種類比較多,對于導(dǎo)電液體可以選擇電磁流量計(jì)、一般液體還可以選用渦輪流量計(jì)、超聲波等等,無論選擇哪款流量計(jì),都需要了解現(xiàn)場的實(shí)際工作情況。最根本在于選擇流量計(jì)類型要以實(shí)際工況合理科學(xué)選型。


言歸正傳相信隨著制造 工藝、新材料和微處理技術(shù)的發(fā)展,不斷升級(jí)的渦街流量計(jì)必將展示出更加優(yōu)異的性能。為越來越多的用戶所接受,相比在未來的流量測量領(lǐng)域渦街流量計(jì)必將發(fā)揮更多作用。