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印染廠蒸汽計量表

產品特點:
印染廠蒸汽計量表是速度式流量計的一種,它以卡門渦街理論為基礎,采用壓電晶體檢測流體通過管道內三角柱時所產生的旋渦頻率,從而測量出流體的流量。渦街流量計廣泛應用于石油、化工、輕工、動力供熱等行業。
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產品介紹

印染廠蒸汽計量表-江蘇天罡儀表有限公司

蒸汽計量表原理:

渦街流量計是根據“卡門渦街”原理研制成的流體振蕩式流量測量儀表。在一定雷諾數范圍內旋渦的分離頻率與旋渦發生體的幾何尺寸、管道的幾何尺寸有關,旋渦的頻率正比于流量,其結構原理如圖1所示。

圖1 卡門渦街傳感器原理

渦街流量計所測量的是旋渦發生體兩側的平均速度u1,而反映被測流量的是管道中的平均流速u,它們之間的關系式為截圖20161121140548.jpg

式中:f為旋渦頻率,Hz;Sr為斯特勞哈爾數;u1為發生體兩側的平均流速,m/s;d為發生體迎流面的寬度,m;u為被測介質來流的平均流速,m/s;m為旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比,不可壓縮流體中,由于流體密度ρ不變,由連續性方程可得到m=u/u1。

由此可得體積流量為

截圖20161121140616.jpg

  式中K為渦街流量計的儀表系數,1/m3。

  從式(3)可見,渦街流量計的儀表系數僅與其機械結構和斯特勞哈爾數相關,與來流流量無關。而K又表征著渦街流量計的計量特性,在下文中,重點分析在各種不同流體介質條件下K的變化規律。

2、理論分析與計算:

蒸汽對渦街流量計計量特性的影響主要有如下3個因素:首先從式(3)中可以看出,影響K值大小的因素主要有機械結構尺寸D、m、d和斯特勞哈爾數Sr4個變量.從渦街流量計基本原理上分析,在不同流體介質條件下,機械結構尺寸的變化主要是由于溫度的變化帶來的熱脹冷縮引起,其次不同流體可壓縮性的差異也會導致儀表系數的偏差。此外Sr受雷諾數的影響,而雷諾數又受黏度的影響,流體的不同帶來黏度的不同,根據相關的研究黏度對渦街流量計儀表系數的影響可以忽略。下文主要分析前2個因素對蒸汽流量計的影響。

2.1、溫度的影響:

對圖1所示發生體,得到m的計算公式為

截圖20161121140624.jpg

對流體流通面積而言,可以把旋渦發生體看作為矩形(寬為d,長為D,見圖1),面積比為

截圖20161121140632.jpg

將式(5)帶入式(3)中得

截圖20161121140638.jpg

相關的研究表明,當渦街流量計發生體為圖1所示形狀時,在d/D=0.28時,產生的旋渦強度和旋渦的穩定性,故取d/D=0.28代入式(6)中得

截圖20161121140908.jpg

由金屬材料的線性膨脹公式得

Dt=D20[1+α(t−20)] (8)

式中:Dt為殼體溫度為t的直徑;D20為20℃時殼體的直徑;α為材料線性膨脹系數。

將式(8)帶入式(7)中得到由于溫度變化而引起的儀表系數的變化為

截圖20161121140915.jpg

發生體和殼體為不銹鋼材質(1Crl8Ni9Ti),在20~300℃時線性膨脹系數α為16.6×10-6,將α和不同溫度下的Kt帶入式(9)中得到數據如表1所示。

表1 溫度變化引起儀表系數的變化
在表1中,Kt/K20表示溫度為t和20℃時儀表系數之比,截圖20161121140936.jpg表示溫度為t時儀表系數的相對變化量,即由于蒸汽溫度的不同所引入的計量偏差,由此計算分析可以看出溫度對機械結構尺寸的變化引起對儀表系數K的影響,隨著溫度的升高,造成的計量偏差也越來越大。

目前市場上測量蒸汽流量計有一體式蒸汽流量計,和分體式蒸汽流量計,一體式蒸汽流量計是不需要接線的,那么分體式現場安裝設計到接線要求,下面我們首先介紹一下分體式蒸汽流量計的性能工作原理和接線要求:

蒸汽流量計一般都是三線制脈沖輸出,我們用蒸汽流量計24V+接AK-2100的流量積算儀的19號端子,用蒸汽流量計24V-接AK-2100的流量積算儀的3號端子,蒸汽流量計脈沖輸出端子接AK-2100的流量積算儀的2號端子,然后3和20號端子串聯。

上列圖片是壓力傳感器接線示意圖,壓力變送器的24V+接AK-2100的流量積算儀6號端子,壓力變送器24V-接AK-2100的流量積算儀19號端子,AK-2100的流量積算儀7和20號端子串聯。

這個圖片接線示意圖是溫度傳感器的接線示意圖,一般溫度傳感器是三線制,其中溫度傳感器紅色端子接2100的流量積算儀10號端子,溫度傳感器剩余2個白色端子接-2100的流量積算儀10和11號端子即可。

圖片20170906144825.jpg

蒸汽流量計的安裝要求與注意事項:

1.對的要求
Ÿ  流量計裝在室內,必須安裝在室外時應有防潮和防曬措施。                 
Ÿ  流量計應避免安裝在有強電磁場干擾、空間小和維修不方便的場合。
Ÿ  流量計應避免安裝在溫度較高、受設備熱輻射或含有腐蝕性氣體的場所,若必須安裝
時,須有隔熱通風措施。
2.對直管段的要求
為了保證準確的測量,流量計的上游必須有足夠長的直管段,上游流動分布盡可能不受干擾,如果有控制和節流裝置裝在下游。直管段長度用管道內徑D的倍數來表示,上下游最小的直管段要求如下:
Ÿ 上游:10D (10倍口徑)
Ÿ 下游:5D  (5倍口徑)
如果流量計的上游有彎頭、縮徑、擴徑、等情形,則需要更長的直管段,具體情況(如圖6所示)。
0.98D ≤ DN 1.05D

式中:D為流量計的內徑
          DN 配管內徑
配管應與流量計同心,同軸偏差應不大于0.05 DN。
4.對管道振動的處理
流量計應避免安裝在有機械振動的管道上,若不得已要安裝時,必須采取減振措施,可加裝軟管過渡,或者在流量計上下游2D處加裝管道固定支撐點并加防震墊。
5.流量計的安裝
Ÿ  按開口尺寸的要求在管道上開口,且使開口的位置滿足直管段的要求。
Ÿ  將連接上法蘭的整套流量計放入開好口的管道中。
Ÿ  對法蘭與管道進行點焊定位。
Ÿ  將流量計取下,把法蘭按要求焊接好,并清理管道內所有凸出部分。
Ÿ  在法蘭的內槽內裝上與管道通徑相同的密封墊圈,將流量計裝入法蘭中,流量計的流向標應與流體方向相同,然后用螺栓緊固好。
6.鉑電阻和壓力變送器的安裝
Ÿ  如果被測介質需要進行溫度壓力補償時(如蒸汽、壓縮空氣),則需要加裝PT100鉑電阻和壓力變送器。
Ÿ  PT100鉑電阻應安裝在流量計下游4~8D處(如圖7所示),在選好的位置上開一個25mm圓孔,把鉑電阻底座垂直或傾斜焊在開好的圓孔上,把鉑電阻裝在底座上并確保密封可靠無泄露。
Ÿ  壓力變送器應安裝在流量計下游3~5D處(如圖7所示),開孔的位置應使彎管裝好后垂直地面。在選好的位置上開一個20mm圓孔,把彎管的一頭垂直焊在開好的圓孔上,把配套閥門擰在彎管的另一頭上,閥門的上端裝上壓力變送器,閥門的兩端應密封可靠確保無泄露。如果測量高溫介質應提前把彎管灌上水,防止因溫度過高損傷壓力變送器。
7.注意事項
Ÿ  法蘭與管道點焊定位后應卸下流量計,不能帶著流量計焊接。
Ÿ  渦街流量計可以測量液體、氣體和蒸汽,但不同介質之間不通用;同種介質又分為低溫、高溫和特高溫三種規格,不同溫度之間也不通用。
Ÿ  當測量液體時必須保證管道內充滿液體,因此介質流向應是自下而上的。
Ÿ  流量計可以在沿管道軸線垂直方向上360度任意安裝。安裝方式:低溫介質表桿垂直地面安裝;高溫介質表桿平行地面安裝。
Ÿ  流量計應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與法蘭間的密封泄漏。若必須安裝時,須在流量計的上下游2D處分別設置管道支撐點。
Ÿ  在測量蒸汽的管道中,為了防止轉換器溫度過高,儀表連接桿至少一半不要保溫。
Ÿ  為了方便觀察和接線,流量計的表頭在原有的位置上可進行360度旋轉,在調整好位置后,把鎖緊螺母擰緊即可。為了防止水汽從鎖緊螺母處進入殼體,必要時須用防水把瑣緊螺母纏繞密封好。
Ÿ  連接流量計的屏蔽走向,應遠離強有電磁場干擾的場合,不允許與高壓電纜一起敷設。屏蔽線應盡量縮短,且不得盤卷,以減少分布電感,最大長度不超過500米。
Ÿ  接線時先擰開表殼后蓋,將信號線從防水接頭送入。按照接線圖示正確接線。將防水接頭擰緊,并保證線纜在進入防水接頭之前必須向下壓彎,以確保水不會順著線纜進入殼體內

銷售部: 邵剛【】

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