蒸汽流量計

一、儀表概述： 
蒸汽渦街流量計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(jī)械零件，因此可靠性高,維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。渦街流量計有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與計算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較*、理想的流量儀表。
二、測量原理：
蒸汽渦街流量計測量原理是由設(shè)計在流場中的旋渦發(fā)生體、檢測探頭及相應(yīng)的電子線路等組成。當(dāng)流體流經(jīng)旋渦發(fā)生體時，它的兩側(cè)就形成了交替變化的兩排旋渦，這種旋渦被稱為卡門渦街。在卡門渦街理論的基礎(chǔ)上又提出了卡門渦街的頻率與流體的流速成正比，并給出了頻率與流速的關(guān)系式：
f = St × V/d    式中: 
f 渦街發(fā)生頻率 （Hz）
V 旋渦發(fā)生體兩側(cè)的平均流速（m/s ）
St 斯特羅哈爾系數(shù)（常數(shù)）
這些交替變化的旋渦就形成了一系列交替變化的負(fù)壓力，該壓力作用在檢測探頭上，便產(chǎn)生一系列交變電信號，經(jīng)過前置放大器轉(zhuǎn)換、整形、放大處理后，輸出與旋渦同步成正比的脈沖頻率信號（或標(biāo)準(zhǔn)信號）。
三、適用場合：
渦街流量計主要廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、機(jī)械、造紙，以及城市管道供熱、煤氣等行業(yè)的各種低黏度氣體、蒸汽等單相流體的工藝計量和節(jié)能管理。

四、性能特點：
1、可在很寬的流量范圍內(nèi)精確測量氣體、液體和蒸汽的流量而不受流體物理性質(zhì)的影響；
2、不受溫度、壓力的影響，同時不易堵，不易卡，不易結(jié)垢，耐高溫，高壓；
3、安全防爆，適用于惡劣環(huán)境；
4、無可動部件、無孔洞縫隙設(shè)計，產(chǎn)品無磨損、耐臟污，無須機(jī)械維修，使用壽命長；
5、采用微功耗*,電池供電的現(xiàn)場顯示型流量計,可不斷電運(yùn)行兩年以上；
6、溫壓補(bǔ)償一體化設(shè)計；
7、電流輸出均為電隔離型,具有良好的共模干擾抑制能力；
8、同時顯示流量值與累計流量值,不必輪流切換；
9、采用抗振動探頭，有效消除外界振動影響； 
10、采用分體式信號轉(zhuǎn)換器，電纜zui長100米；
11、量程比寬達(dá)20：1；
12、儀表整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，動態(tài)測量范圍寬，壓力損失??；
13、表體采用不銹鋼材質(zhì)，可適用于腐蝕性介質(zhì)的測量；
14、現(xiàn)場液晶顯示，脈沖、4～20mA輸出或485通迅，可與工業(yè)自動化系統(tǒng)連接。 
五、技術(shù)指標(biāo)：
1、測量介質(zhì)：液體、氣體、蒸汽；
2、測量范圍：（見下表）；
3、公稱通徑：（見下表）非標(biāo)產(chǎn)品可根據(jù)用戶要求特殊定做；
4、溫度范圍：壓電式   -40℃ ~ 350℃      電容式   -60℃ ~ 450℃；
5、壓力規(guī)格：PN1.6Mpa; PN2.5Mpa; PN4.0Mpa ,更高壓力規(guī)格可特殊定做；
6、范 圍 度：正常范圍1：10   擴(kuò)展后范圍1：15；
7、壓力損失系數(shù)：Cd≤2.6；
8、系統(tǒng)測量精度：液體、氣體  示值的±1%；
       蒸 汽   示值的±1.5%；
       插入式    示值的±2.5%；
9、供電電壓：傳感器 +12VDC 、+24VDC（可選） 變送器 +24VDC；
   現(xiàn)場顯示型 儀表自帶3.6V鋰電池； 
10、輸出信號：傳感器 脈沖頻率信號0.1 ~ 3000Hz 低電平≤1V 高電平≥6V；
變送器 兩線制4 ~ 20mA.DC電流信號；
11、允許振動加速度：壓電式 ≤0.2g    電容式 ≤1.0g；
12、環(huán)境溫度：傳感器：-30℃ ~ 65℃   變送器、現(xiàn)場顯示：-10℃ ~ 50℃；
13、環(huán)境濕度：相對濕度5 ~ 85%；
14、大氣壓力：86 ~ 106Kpa；
15、信號遠(yuǎn)傳距離：≤500m；
16、信號線接口：內(nèi)螺紋M20×1.5；
17、防爆等級：( ia )ⅡCT2 — T5；
18、 防護(hù)等級：普通型 IP65  潛水型IP68；
19、儀表材質(zhì)：儀表外殼采用鋁合金，表體部分采用不銹鋼304材質(zhì),也可根據(jù)用戶要求采用特殊材質(zhì)。

六、對直管段的要求： 
為了確保儀表正常、準(zhǔn)確運(yùn)行，傳感器安裝點的上下游必須有一定的直管道，以調(diào)整流場，如圖所示。 

圖1：同心縮管； 
圖2：同心擴(kuò)管； 
圖3：一個90度彎頭； 
圖4：同一平面兩個90度彎頭； 
圖5：不同平面兩個90度彎頭； 
圖6 ：調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在傳感器下游5D以 遠(yuǎn)處，若必須安裝在傳感器上游， 則傳感器上游應(yīng)有不小于50D的 等徑直管段，下游應(yīng)有不小于5D 的等徑直管段。 
七、對管道的要求： 
1、上、下游配管內(nèi)徑D和與傳感器內(nèi)徑DN相同，其差異滿足下述條件：0.95DN≤D≤1.1DN。 
2、配管應(yīng)與傳感器同心，同軸度應(yīng)小于0.05DN。 
3、密封墊不能凸入管道內(nèi)，其內(nèi)徑可比傳感器內(nèi)徑略大。 
4、如需斷流檢查與清洗傳感器，應(yīng)設(shè)置旁通管道，如下圖所示。 
對管道振動的要求： 
傳感器盡量避免安裝在振動較強(qiáng)的管道上，若不得已要安裝時，必須采取減震措施，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。 
特別注意：在空壓機(jī)出口處振動較強(qiáng)，不能安裝傳感器，應(yīng)安裝在儲氣罐之后。 

八、安裝條件：
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(jī)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、傳感器感應(yīng)避免安裝在有較強(qiáng)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*，若不能*，應(yīng)采用比傳感器通徑略大的管徑，誤差要≤3%并不超過5mm。
九、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*。
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、連接傳器的屏蔽電纜走向，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離強(qiáng)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，zui大長度不應(yīng)超過200米。
6、安裝傳感器前，管道必須進(jìn)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。
7、測量氣體的管道為防止儲積液的干擾。安裝位置如圖五所示。高溫高壓下更換探頭體時，必須安全操作，做好高溫防護(hù)。降溫降壓后在安全條件下方可更換探頭。
十、安裝的規(guī)范管理：
智能渦街流量計規(guī)范安裝，給使用部門在后續(xù)管理提供有力的技術(shù)保障，對施工單位提出以下幾點具體要求，通過多年的驗證效果很好。
1、帶4～20mA輸出，脈沖輸出。
2、GPRS遠(yuǎn)傳設(shè)備需帶脈沖輸入，4～20mA輸入。
3、具有電源防雷和信號防雷（4～20mA）。
4、儀表柜要求為：柜內(nèi)帶UPS電源、配空開及插座、將GPRS通訊裝置、轉(zhuǎn)換器等集中安裝并帶鎖。
5、儀表柜的平穩(wěn)需水泥墩底座、儀表柜防護(hù)等級適用戶外、柜頂具有隔熱層防止陽光直射、柜具有防潑水功能。
6、表井內(nèi)需有一側(cè)留有足夠的直管段，便于智能渦街流量計檢測、比對和后續(xù)管理。
7、設(shè)計時前端須留有至少10倍公稱通經(jīng)（10DN）的直管段，后端須留有大于5DN的直管段，確保計量準(zhǔn)確。
8、應(yīng)嚴(yán)格按說明書安裝，安裝完畢后需測量接地，接地電阻值應(yīng)在10Ω以下。等電位連接線使用多股銅束導(dǎo)線，線纜需大于等于16mm2；儀表接地線使用多股銅束導(dǎo)線，線纜要求大于等于6mm2。接地標(biāo)準(zhǔn)詳見GB50343-2009《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》。
十一、選型要點：
正確選型才能保證渦街流量計更好的使用。選用什么種類應(yīng)根據(jù)被測流體介質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)來決定?使渦街流量計的通徑、流量范圍、襯里材料、電極材料和輸出電流等?都能適應(yīng)被測流體的性質(zhì)和流量測量的要求。
1、精密功能檢查
精度等級和功能根據(jù)測量要求和使用場合選擇儀表精 度等級，做到經(jīng)濟(jì)合算。比如用于貿(mào)易結(jié)算、產(chǎn)品交接和能源計量的場合，應(yīng)該選擇精度等級高些，如1.0級、0.5級，或者更高等級; 用于過程控制的場合，根據(jù)控制要求選擇不 同精度等級;有些僅僅是檢測一下過程流量，無需做精確控制和計量的場合，可以選擇精度等級稍低的，如1.5級、2.5級，甚至 4.0級，這時可以選用價格低廉的插入式渦街流量計。
2、可測量的介質(zhì)
測量介質(zhì)流速、儀表量程與口徑 測量一般的介質(zhì)時，渦街流量計的滿度 流量可以在測量介質(zhì)流速0.5—12m/s范圍內(nèi) 選用，范圍比較寬。選擇儀表規(guī)格(口徑)不一 定與工藝管道相同，應(yīng)視測量流量范圍是否 在流速范圍內(nèi)確定，即當(dāng)管道流速偏低，不能滿足流量儀表要求時或者在此流速下測量準(zhǔn) 確度不能保證時，需要縮小儀表口徑，從而提 高管內(nèi)流速，得到滿意測量結(jié)果。
3、渦街流量變送器的選擇
在飽和蒸汽測量中采用VA型壓電式渦街流量變送器，由于渦街流量計量程范圍寬，因此，在實際應(yīng)用中，一般主要考慮測量飽和蒸汽的流量不得低于渦街流量計的下限，也就是說必須滿足流體流速不得低于5m/s。根據(jù)用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器，而不能以現(xiàn)有的工藝管道口徑來選擇變送器口徑。
4、壓力補(bǔ)償壓力變送器的選擇
由于飽和蒸汽管路長，壓力波動較大，必須采用壓力補(bǔ)償，考慮到壓力、溫度及密度的對應(yīng)關(guān)系，測量中只采用壓力補(bǔ)償即可，由于管道飽和蒸汽壓力在0.3-0.7MPa范圍，壓力變送器的量程選擇1MPa即可。
5、顯示儀表選擇
顯示儀表智能流量顯示儀，具有穩(wěn)壓補(bǔ)償、瞬時流量顯示和累積流量積算功能。
十二、現(xiàn)場需求：
1、低維護(hù)量-市場上大多數(shù)的渦街流量計是采用取壓孔或插入式檢測元件感應(yīng)漩渦，一旦介質(zhì)中雜質(zhì)嵌入取壓孔或感應(yīng)元件與表體間的縫隙，則造成信號變?nèi)趸虿环€(wěn)定。良好的設(shè)計應(yīng)該是沒有容易堵塞的部分，從而降低維護(hù)量。
2、感應(yīng)元件在線更換-某些廠家的感應(yīng)元件與渦街發(fā)生體合二為一，看似簡單的設(shè)計卻給實際使用帶來不便。因為一旦感應(yīng)部分失效，則需要將管道內(nèi)介質(zhì)排空泄壓后更換部件，影響生產(chǎn)。完善的設(shè)計應(yīng)該是將二者分開，這樣就可以單獨更換感應(yīng)部分，而無需將介質(zhì)排空。
3、渦街流量計容易受到振動的干擾，設(shè)計精良的渦街流量計可以通過硬件和數(shù)字信號處理將干擾排除，從而得到穩(wěn)定的信號。
4、渦街流量計安裝的一個麻煩事前后需要很長的直管段，有些廠家可以提供在流量計內(nèi)部縮徑的設(shè)計，大大降低了用戶專門維渦街流量計配備直管段的需求。
十三、調(diào)試使用期間需要注意的問題：
1、流量計現(xiàn)場安裝、維護(hù)必須遵守“有防爆性氣體時勿開蓋"的警告語，并在開蓋前關(guān)掉外電源。
2、渦街流量計在室外使用時，建議加配防護(hù)罩。
3、不得隨意松開流量計固定部分。壓力傳感器的保護(hù)。用戶在使用流量計時，應(yīng)注意流量計的壓力過載值為壓力傳感器額定工作壓力的1.5倍（即介質(zhì)zui高壓力的1.5倍）。選型應(yīng)在規(guī)定的流量范圍內(nèi)，防止超速運(yùn)行，以獲得理想的準(zhǔn)確度和保證正常使用壽命。（由于試壓、吹掃管道或排氣造成超速運(yùn)轉(zhuǎn)，以及渦輪在反向流中運(yùn)轉(zhuǎn)都可能導(dǎo)致流量計損壞）
4、渦街流量計投入運(yùn)行時應(yīng)緩慢開啟閥門，防止瞬間氣流沖擊而損壞渦輪。加潤滑油應(yīng)按告示牌操作，加油的次數(shù)依氣質(zhì)潔凈程度而定，通常每年2~3次。
5、渦街流量計運(yùn)行時不允許打開后蓋或更動內(nèi)部有關(guān)參數(shù)，否則將影響流量計的正常運(yùn)行。

十四、流量計的選型指南：

確定傳感器的結(jié)構(gòu)

1、連接方式：法蘭卡裝式（表體不帶法蘭）或法蘭連接式（表體本身帶法蘭）。一般建議選用法蘭卡裝式，因為其結(jié)構(gòu)緊湊，價格低，而且供貨周期短。

2、結(jié)構(gòu)類型：一體式結(jié)構(gòu)和分體式結(jié)構(gòu)。一般采用一體式結(jié)構(gòu)，只有在特殊場合下采用分體式結(jié)構(gòu)（如：介質(zhì)溫度高時、環(huán)境溫度或濕度高時、帶現(xiàn)場顯示為讀數(shù)方便時）。

3、顯示方式：無現(xiàn)場顯示、帶現(xiàn)場顯示和只帶現(xiàn)場顯示。現(xiàn)場顯示是指在表頭上裝有液晶顯示器，可顯示累積流量、瞬時流量等參數(shù)。

4、信號輸出方式：脈沖信號輸出和4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出。一般情況下建議采用脈沖信號輸出，因為脈沖信號直接與漩渦脫落頻率相 對應(yīng)，不需轉(zhuǎn)換，具有zui高的累計精度；同時，在通常的傳輸距離內(nèi)，脈沖信號傳輸效果較好。標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出一般用于與終端或控制系統(tǒng)組成流量測量系統(tǒng)。

5、防爆形式：非防爆型和本安防爆型。如果被測介質(zhì)是易燃易爆物質(zhì)或測量環(huán)境存在易燃易爆物質(zhì)，應(yīng)選用防爆型。

十五、確定渦街流量計的配置：

1、密度補(bǔ)償：

在測量蒸汽的質(zhì)量流量時，由于其密度隨著溫度和壓力的變化而變化，所以要隨時對蒸汽進(jìn)行補(bǔ)償，要用鉑熱電阻和壓力變送器與渦街傳感器共 同組成質(zhì)量流量測量系統(tǒng)。無任是測量飽和蒸汽還是過熱蒸汽，如果溫度和壓力比較穩(wěn)定，為降低設(shè)備成本，也可以根據(jù)工況狀態(tài)，用設(shè)定固定值的辦法補(bǔ)償密度。 其它介質(zhì)可根據(jù)實際情況組成質(zhì)量流量測量系統(tǒng)。

2、智能流量積算儀的選擇：

只要求顯示參數(shù)，可選擇數(shù)碼顯示或液晶顯示的智能流量積算儀；需要追溯歷史數(shù)據(jù)，帶有記憶功能，應(yīng)選用智能流量結(jié)算無紙記錄儀；測量飽 和蒸汽，應(yīng)選擇帶溫度自動補(bǔ)償密度或壓力自動補(bǔ)償密度的流量積算儀；測量過熱蒸汽，應(yīng)選擇帶溫度和壓力同時補(bǔ)償密度的流量積算儀；采用遠(yuǎn)程通訊，智能流量 積算儀應(yīng)考慮帶有RS485或RS232通訊接口；要求與控制系統(tǒng)組成流量測量系統(tǒng)時，智能流量積算儀應(yīng)帶4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出接口；

在需要時，應(yīng)配置后備電源，以便突然停電時儀表能夠正常計量。在需要時，應(yīng)配置儀表箱，將智能流量積算儀放置其中，儀表箱帶鎖，使智能流量積算儀的設(shè)置參數(shù)不可隨意調(diào)整，具有防盜功能，同時，在儀表箱內(nèi)裝有保護(hù)電路，起到對智能流量積算儀的保護(hù)作用。

3、 遠(yuǎn)程監(jiān)控：在需要多點計量，分布面積較大，需要實時監(jiān)測時，可采用GSM/GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)或無線專網(wǎng)遠(yuǎn)程流量監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對各管路流量的實時監(jiān)測和管理。

4、 傳感器的口徑的確定：傳感器的口徑不同，其測量范圍不同，而每一種口徑其測量范圍又隨著被測介質(zhì)的種類和工況溫度、壓力的變化而變化，首先確定介質(zhì)在工況下。

十六、參數(shù)對照表：

十七、標(biāo)況流量范圍簡表：單位（m3/h）