插入式渦街流量計

一、插入式渦街流量計工作原理

在流體中設置非流線型旋渦發(fā)生體(阻流體).則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(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(zhì)來流的平均速度為V，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d表體通徑為D.根據(jù)卡曼渦街原理.有如下關(guān)系式:

                                  f=StV/d公式(1)

    式中:

        f-發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡門旋渦頻率

        St-斯特羅哈爾數(shù)(無量綱數(shù))

        V-流體的平均流速

        d-旋渦發(fā)生體的寬度

    由此可見.通過測量卡門渦街分離頻率便可算出瞬時流量。其中.斯特羅哈爾數(shù)(St)是無因次未知數(shù)，圖2表示斯特羅哈爾數(shù)(St)與雷諾數(shù)(Re)的關(guān)系。

    在曲線表中St=0.17的平直部分漩渦的釋放頻率與流速成正比，即為渦街流量傳感器測量范圍度。只要檢測出頻率f就可以求得管內(nèi)流體的流速.由流速V求出體積流量。所測得的脈沖數(shù)與體積量之比.稱為儀表常數(shù)(K)。見式(2)

                          K=N/Q (1/m3)公式(2)

式中:K=儀表常數(shù)(1/m3)

      N=脈沖個數(shù)

      Q=體積流量(m3)

二、插入式渦街流量計技術(shù)指標

    插入式渦街流量儀表廣泛適用于石油、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。

插入式渦街流量計外形尺寸

球閥插入式渦街儀表安裝定位尺寸

插入式渦街流量計選型

    儀表選型是儀表應用中非常重用的工作，儀表選型的正確與否將直接影響到儀表是否能夠正常運行。

因此用戶和設計單位在選用本公司產(chǎn)品時，請仔細閱讀本節(jié)資料,認真核對流體的工藝參數(shù)并隨時可與我公司的銷售或技術(shù)支持部門聯(lián)系.以確保選型正確。

    一、適用流量范圍和儀表口徑的確定

    儀表口徑的選擇，根據(jù)流量范圍來確定。不同口徑渦街流量儀表的測量范圍是不一樣的。即使同一口徑流量表，用于不同介質(zhì)時，它的測量范圍也是不一樣的。實際可測的流量范圍需要通過計算確定。

     (一)參比條件下空氣及水的流量范圍，見表4，參比條件如下:

1. 氣體：常溫常壓空氣，t=20℃，P=0.1MPa(絕壓)，ρ=1.205kg/m3,υ=15×10-6m2/s。
2. 液體：常溫水，t=20℃,ρ=998.2Kg/m3,υ=1.006×10-6m2/s。               (二)確定流量范圍和儀表口徑的基本步驟：

1.明確以下工作參數(shù)。

  (1)被測介質(zhì)的名稱、組份

  (2)工作狀態(tài)的最小、常用、流量

  (3)介質(zhì)的、常用、壓力和溫度

  (4)工作狀態(tài)下介質(zhì)的粘度

2.渦街流量儀表測量的是介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量.因此應先根據(jù)工藝參數(shù)求出介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量。相關(guān)公式如下:

  (1)已知氣體標準狀態(tài)體積流量，可通過以下公式求出工況體積流量

  (2)已知氣體標準狀態(tài)密度ρ，可通過以下公式求出工況密度

(3)已知質(zhì)量流量0m換算為體積流量Qv

Qv=Qm×103/ρ

式中:

  Qv:介質(zhì)在工況狀態(tài)下的體積流量(m3/h)(Qv=3600f/K K:儀表系數(shù))

  Qo:介質(zhì)在標準狀態(tài)下的體積流量(Nm3/h)

  Qm:質(zhì)量流量(t/h)

  ρ:介質(zhì)在工況狀態(tài)下的密度(kg/m3)

  Po:介質(zhì)在標準狀態(tài)下的密度(kg/m3).常用氣體介質(zhì)的標準狀態(tài)密度.見表5

  P:工況狀態(tài)表壓(MPa)

  t:工況狀態(tài)溫度(℃)

3.儀表下限流量的確定。渦街流量儀表的上限適用流量一般可不計算.渦街流量儀表口徑的選擇主要是對流量下限的計算。下限流量的計算應該滿足兩個條件:最小雷諾數(shù)不應低于界限雷諾數(shù)(Re=2×104);對于應力式渦街流量儀表在下限流量時產(chǎn)生的旋渦強度應大于傳感器旋渦強度的允許值(旋渦強度與升力ρv2成比例關(guān)系)。這些條件可表示如下:

由密度決定的工況可測下限流量:

由運動粘度決定的線性下限流量:

Qv=Qo×υ/υo

式中:

  Qp:滿足旋渦強度要求的最小體積流量(m3/h)

  ρo:參比條件下介質(zhì)的密度

  Qv:滿足最小雷諾數(shù)要求的最小線性體積流量(m3/h)

  ρ:被測介質(zhì)工況密度(kg/m3)

  Qo:參比條件下儀表的最小體積流量(m3/h)

  υ:工作狀態(tài)下介質(zhì)的運動粘度(m2/S)

  υo:參比條件下介質(zhì)的運動粘度(m2/s)

通過公式(6). (7)計算出Qp和Qv比較Qp和Qv.確定流量儀表可測下限流量和線性下限流量:

Qv≥Qp:可測流量范圍為Qp~Qmax，線性流量范圍為Qv≥Qmax

Qv

Qmax:渦街流量儀表的上限體積流量(m3/h )

4.儀表上限流量以表4中的上限流量為準.氣體的上限流速應該小于70m/s。液體的上限流速應該小于7m/s。

5.當用戶測量的介質(zhì)為蒸汽時，常采用的計量單位是質(zhì)量流量.即:t/h或Kg/h。由于蒸汽(過熱蒸汽和飽和蒸汽)在不同溫度和壓力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范圍的確定可由公式(8)進行計算得出

式中

   ρ:蒸汽的密度(kg/m3)

   ρo:1.205kg/m3

   Q蒸汽:蒸汽質(zhì)量流量(t/h)

6.計算壓力損失檢測壓力損失對工藝管線是否有影響.公式(單位:Pa):

△P=Cdρv2/2

式中：

△P壓力損失(Pa)  Cd:壓力損失系數(shù)

ρ：工況介質(zhì)密度(kg/m3)V:平均流速(m/s)

7.被測介質(zhì)為液體時，為防止氣化和氣蝕，應使管道壓力符合以下要求:

   P≥2.7△P+1.3po

  式中：

△P：壓力損失(Pa)

Po:工作溫度下液體的飽和蒸汽壓(Pa絕壓) 

PO：流體的蒸汽壓力(Pa絕壓)

8.渦街流量計不適合測量高粘度液體。當計算出的可測流量下限不滿足設計工藝要求時應該考慮選用其它類型流量計。

9.通過計算如果有兩種口徑都可滿足要求為了提高測量效果、降低造價。應選用口徑較小的表。應該注意的是.盡可能使常用量處在流量范圍上限的1/2-2/3

參比條件下渦街流量傳感器工況流量范圍表

常用氣體介質(zhì)的標準狀體密度(0℃，絕壓P=0.1MPa)

(三)選型舉例:

例一:已知氣體壓力和溫度及標況下的流量時某壓縮空氣.標況流量范圍為

    Qn=1200-12000Nm3%h壓力P=O.7Mpa(表壓)，溫度t=30℃。試確定流量計口徑。

步驟一:計算壓縮空氣的工況體積流量

    由公式(3):

工況使用下限體積流量為:

Qvmin=Qn×0.101325×(273.15+t)/293.15(P+0.1)=1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/(0.7+0.1)=157(m3/h)

    工況使用流量上限為:Qvmin=1570(m3/h)

步驟二:根據(jù)使用工況流量范圍157-1570m3/h,查表4.滿足下限流量條件的流量計為DN80、DN100和DN125，考慮到上限流量1270m3/h及使用效果和經(jīng)濟成本,初選DN100, DN100流量計的工況流量范圍是100-1700m3/h接近使用流量范圍.初選DN100流量計，但應具體核算DN100流量計在該工況條件下的可測下限流量。

核算DN100流量計在該工況條件下的可測下限流量:

由公式(4)及公式(6):

即，流量計在該工況條件下的可測下限流量是37.46m3/h.遠小于要求的工況下限流量157m3/h.確定選用DN100流量計。

例二:已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時

    測量介質(zhì)為過熱蒸汽.蒸汽溫度為320℃壓力為1.5MPa(絕壓)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(jīng)查附表二，該狀態(tài)下蒸汽的密度為5.665Kg/m3由公式(8):

步驟二:根據(jù)等效參比流量范圍765-6379m3/h.查表4比較適合該流量范圍為DN200口徑。