蒸汽流量計(jì)

一、蒸汽流量計(jì)概述

LUGB系列蒸汽流量計(jì)主要用于工業(yè)管道中蒸汽介質(zhì)流體的流量測(cè)量,蒸汽渦街流量計(jì)特點(diǎn)是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高,維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。蒸汽流量計(jì)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(hào),也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出,容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較、理想的流量?jī)x表。

二、蒸汽流量計(jì)工作原理
    在蒸汽流體中設(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(chēng)為卡門(mén)旋渦，如右圖所示，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱(chēng)地排列。
設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測(cè)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=SrU1/d=SrU/md 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（1）式中　　U1--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=πD2U/4=πD2mdf/4Sr 　　　　　　　　　　　　　　　　

(2)K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 　　　　　　　　　　　　　　　   　 

(3)式中 K--流量計(jì)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(wú)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(jiàn)，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。

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(jiàn)，VSF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(cè)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(cè)體積流量和流體密度，流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量還是有直接影響的。
　　蒸汽流量計(jì)便是依據(jù)卡門(mén)旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測(cè)量的新型流量計(jì)。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力，無(wú)需溫度壓力補(bǔ)償即可直接測(cè)量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測(cè)量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量，是節(jié)流式流量計(jì)的理想替代產(chǎn)品。
為提高蒸汽流量計(jì)的耐高溫及抗振動(dòng)性能，江蘇安量?jī)x表有限公司新近開(kāi)發(fā)出了AL-LUG改進(jìn)型蒸汽流量計(jì)，因其的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫（350℃）、強(qiáng)振動(dòng)（≤1g）的惡劣工況下使用。
在實(shí)際應(yīng)用中，往往流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值，隨著負(fù)荷的變化，最小流量又往往會(huì)低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的工作段，為了解決這一問(wèn)題，通常采用在測(cè)量處縮徑提高測(cè)量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測(cè)量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長(zhǎng)度為15D以上的直管段進(jìn)行整流，使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器，具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用，其結(jié)構(gòu)尺寸小，僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，與渦街流量計(jì)作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對(duì)工藝管直管段的要求，安裝非常方便。
        為了使用方便，電池供電的就地顯示型蒸汽渦街流量計(jì)采用微功耗，采用鋰電池供電可不間斷運(yùn)行一年以上，節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購(gòu)安裝費(fèi)用，可就地顯示瞬時(shí)流量、累積流量等。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(cè)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，用于氣體流量測(cè)量可直接測(cè)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。

三、蒸汽流量計(jì)技術(shù)參數(shù)

◆測(cè)量介質(zhì)： 氣體、液體、蒸氣
◆口徑規(guī)格 法蘭卡裝式口徑選擇 25,32,50,80,100
◆法蘭連接式口徑選擇 100,150,200
◆流量測(cè)量范圍 正常測(cè)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(cè)量流量范圍 液體、氣體流量測(cè)量范圍見(jiàn)表2； 蒸氣流量范圍見(jiàn)表3
◆測(cè)量精度 1.0級(jí) 1.5級(jí)
◆被測(cè)介質(zhì)溫度:常溫–25℃～100℃
◆高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃
◆輸出信號(hào) 脈沖電壓輸出信號(hào) 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(yuǎn)傳信號(hào) 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
◆防爆等級(jí) 本安型iaIIbT3-T6
◆防護(hù)等級(jí) IP65

四、蒸汽流量計(jì)選型表

五、蒸汽流量計(jì)對(duì)直管段的要求

正確地選擇安裝點(diǎn)和正確安裝流量計(jì)都是非常重要的環(huán)節(jié)，若安裝環(huán)節(jié)失誤輕者影響測(cè)量精度，重者會(huì)影響流量計(jì)的使用壽命，甚至?xí)p壞流量計(jì)。它的詳細(xì)要求如下： 　 
1.如果安裝點(diǎn)上的上游有漸縮管，上游應(yīng)有不小于15D(D為管道直徑)的等徑直管段，下游應(yīng)有不小于5D的等徑直管段。 
2.如果安裝點(diǎn)上的上游有漸擴(kuò)管，上游應(yīng)有不小于18D(D為管道直徑)的等徑直管段，下游應(yīng)有不小于5D的等徑直管段 
3.如果安裝點(diǎn)上游有90°彎頭或下行接頭，上游應(yīng)有不小于20D的等徑直管段，下游應(yīng)有不小于5D的等徑直管段。 
4.如果安裝點(diǎn)上游在同一平面上有90°彎頭，上游應(yīng)有不小于25D的等徑直管段，下游應(yīng)有不小于5D的等徑直管段。 
5.流量調(diào)節(jié)閥或壓力調(diào)節(jié)閥盡量安裝在蒸汽流量計(jì)下游5D以遠(yuǎn)處，若必須安裝在流量計(jì)的上游，上游應(yīng)有不小于25D的等徑直管段，下游應(yīng)有不小于5D的等徑直管段。 
6.蒸汽流量計(jì)上游若有活塞式或柱塞式泵，活塞式或羅茨式風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，上游應(yīng)有不小于25D的等徑直管段，下游應(yīng)有不小于5D的等徑直管段。 

特別注意：蒸汽流量計(jì)安裝點(diǎn)的上游較近處若裝有閥門(mén)，不斷地開(kāi)關(guān)閥門(mén)，對(duì)流量計(jì)的使用壽命影響極大，非常容易對(duì)流量計(jì)造成性損壞。盡量避免在架空的非常長(zhǎng)的管道上安裝，這樣時(shí)間一長(zhǎng)后，由于流量計(jì)的下垂非常容易造成流量計(jì)于法蘭的密封泄露，若不得已安裝時(shí)，必須在流量計(jì)的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置。