PDF《涡街流量计》

涡街流量计安装使用说明书沧州美兴自动化仪表有限公司 目录目录第一部分:概述 产品的种类及应用范围 一.

工作原理…1 二. 主要技术指标…2 第二部分:仪表选型及安装 一.适用流量范围和仪表口径的确定

(一) 仪表口径的确定…3

(二) 参比条件下气体与液体的流量范围…4

(三) 选型举例…5 二.仪表的安装设计

(一) 安装环境要求…6

(二) 仪表管道安装要求…6

(三) 安装要求与仪表外形尺寸

7

(四) 插入式涡街流量仪表安装步骤…8

(五) 测压点和测温点选择示意图…8 第三部分:仪表操作说明

一、拨码开关操作表…9

二、仪表按键操作说明…11 第一部分:概述 一.产品的种类和适用范围 1. 满管型涡街流量仪表 2. 插入型涡街流量仪表 该涡街流量仪表广泛适用于石油、化工、冶金、热力、纺织、造纸等行业对过热蒸汽、饱和蒸汽、压缩 空气和一般气体(氧气、氮气氢气、天然气、煤气等) 、水和液体(如:水、汽油、酒精、苯类等)的计量 和控制. 二.工作原理 在流体中设置非流线型旋涡发生体(阻流体) ,则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡,这 种旋涡称为卡曼旋涡,如图

(一)所示. 图

(一) 在旋涡发生体下游形成交替有规律的旋涡列.设旋涡的发生频率为 f,被测介质来流的平均速度为 V, 旋涡发生体迎流面宽度为 d,根据卡曼涡街原理,有如下关系式: f=StV/d 公式(1) 式中: f-发生体一侧产生的卡门旋涡频率 HZ St-斯特劳哈尔数(无量纲数) V-流体的平均流速 (m/s) d-旋涡发生体的宽度 (m) 由此可见,通过测量卡曼涡街分离频率便可算出瞬时流量.其中,斯特罗哈尔数(St)是无因次未知数, 图

(二)表示斯特劳哈尔数(St)与雷诺数(Re)的关系. 概述1图

(二) 在曲线表中 St=0.17 的平直部分,漩涡的释放频率与流速成正比,即为涡街流量传感器测量范围度.只 要检测出频率 f 就可以求得管内流体的流速,由流速 V 求出体积流量.所测得的脉冲数与体积量之比,称为 仪表常数(K) ,见式(2) K=3600f/Q(1/m?) 公式(2) 式中:K=仪表常数(m-3 ) . f=脉冲个数 Q=体积流量(m?) 三.主要技术指标 表

(一) 公称通径(mm)

15、

20、25,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300,(300~1000 插入式) 公称压力(MPa) DN15-DN200 4.0(>

4.0 协议供货),DN250-DN300 1.6(>

1.6 协议供货) 介质温度(℃) 压电式:-40~150,-40~260,-40~330;

电容式: -40~400,-40~500(协议订货) 本体材料 1Cr18Ni9Ti,(其它材料协议供货) 允许振动加速度 压电式:0.2g 电容式:1.0~2.0g 精确度 ±1.0%R;

插入式:±1.0%R, 范围度 1:6~1:30 供电电压 传感器:DC +12V,DC +24V;

变送器:DC +12V ,DC +24V;

电池供电型:3.6V 电池 输出信号 方波脉冲(不包括电池供电型):高电平≥5V,低电平≤1V;

电流:4~20mA 压力损失系数 符合 JB/T9249 标准 Cd≤2.4 防爆标志 本安型:ExdⅡia CT2-T5 隔爆型:ExdⅡCT2-T5 防护等级 普通型 IP66 潜水型 IP68 环境条件 温度-20℃~55℃,相对湿度 5%~90%,大气压力 86~106kPa 适用介质 气体、液体、蒸汽 传输距离 三线制脉冲输出型:≤300m,两线制标准电流输出型 (4~20mA) ≤1500m;

负载电阻 ≤750Ω;

RS485/HART≤1200m. 线性测量范围 7*106 2*104 5*103 可能测量范围 St 0.2 0.15 0.1 Re 概述2第二部分: 仪表口径的确定和安装设计 仪表选型是仪表应用中非常重要的工作,仪表选型的正确与否将直接影响到仪表是否能够正常运行.因此 用户和设计单位在选用产品时,请仔细阅读本节资料,认真核对流体的工艺参数并随时可与我公司的销售或技 术支持部门联系,以确保选型正确. 一.适用流量范围和仪表口径的确定 仪表口径的选择,根据流量范围来确定.不同 口径涡街流量仪表的测量范围是不一样的.即使同 一口径流量表,用于不同介质时,它的测量范围也 是不一样的.实际可测的流量范围需要通过计算确 定.

(一)参比条件下空气及水的流量范围, 见表

(二) , 参比条件如下: 1. 气体: 常温常压空气, t=20℃, P=0.1MPa (绝压) , ρ=1.205 kg/m

3 ,υ=15*10 -6 m

2 /s.

2 . 液体:常温水,t=20℃ , ρ=998.2kg/m

3 , υ=1.006*10 -6 m

2 /s.

(二)确定流量范围和仪表口径的基本步骤: 1. 明确以下工作参数. (1)被测介质的名称、组份 (2)工作状态的最小、常用、最大流量 (3)介质的最低、常用、最高压力和温度 (4)工作状态下介质的粘度 2. 涡街流量仪表测量的是介质的工作状态体积流 量,因此应先根据工艺参数求出介质的工作状 态体积流量,相关公式如下: (1)已知气体标准状态体积流量,可通过以下公 式求出工况体积流量

15 .

293 15 .

273 101325 .

0 131025 .

0 t P Q Q O ? ? ? ? ? ? 公式(3) (2)已知气体标准状态密度ρ,可通过以下公 式求出工况密度 t P o ? ? ? ? ?

15 .

273 15 .

293 101325 .

0 01325 `

1 .

0 ? ? 公式(4) (3)已知质量流量 Qm 换算为体积流量 Qv ? ? /

103 ? ? m Q Q 公式(5) 式中: Qv: 介质在工况状态下的体积流量(m

3 /h) (Qv=3600f/K K:仪表系数 ) Qo: 介质在标准状态下的体积流量(Nm

3 /h) Qm: 质量流量 (t/h) ρ: 介质在工况状态下的密度(kg/m

3 ) ρo:介质在标准状态下的密度(kg/m

3 ),常用 气体介质的标准状态密度,见表

(三) P: 工况状态表压(MPa) t: 工况状态温度(℃) 3.仪表下限流量的确定.涡街流量仪表的上限适 用流量一般可不计算,涡街流量仪表口径的选 择主要是对流量下限的计算.下限流量的计算 应该满足两个条件:最小雷诺数不应低于界限 雷诺数(Re=2*10

4 ) ;

对于应力式涡街流量仪 表在下限流量时产生的旋涡强度应大于传感 器旋涡强度的允许值(旋涡强度与升力ρv

2 成比例关系) .这些条件可表示如下: 由密度决定的工况可测下限流量: ? ? ? / O O Q Q ? ? 由运动粘度决定的线性下限流量: O O Q Q ? ? ? / ? ? 公式(7) 式中: Qρ: 满足旋涡强度要求的最小体积流量(m

3 /h) ρ0:参比条件下介质的密度 Qυ:满足最小雷诺数要求的最小线性体积流 量(m

3 /h) ρ:被测介质工况密度(kg/m

3 ) Q0: 参比条件下仪表的最小体积流量 (m

3 /h) υ:工作状态下介质的运动粘度(m

2 /s) υo:参比条件下介质的运动粘度(m

2 /s) 通过公式(6) 、 (7)计算出 Qρ和Qν.比较 Qρ和Qν,确定流量仪表可测下限流量和线性下限流 量: Qυ≥Qρ: 可测流量范围为 Qρ~Qmax , 线性流 量范围为 Qυ~Qmax Qυ(1000) 协议 协议 表

(三) 常用气体介质的标准状态密度(0℃,绝压 P=0.1MPa) 气体名称 密度(kg/m3 ) 气体名称 密度(kg/m3 ) 空气(干) 1.2928 乙炔 1.1717 氮气 1.2506 乙烯 1.2604 氧气 1.4289 丙烯 1.9140 氩气 1.7840 甲烷 0.7167 氖气 0.9000 乙烷 1.3567 氨气 0.7710 丙烷 2.0050 氢气 0.08988 丁烷 2.7030 一氧化碳 1.97704 天然气 0.8280 二氧化碳 1.3401 煤制气 0.8020 选型举例: 例一:已知气体压力和温度及标况下的流量时 某压缩空气,标况流量范围为QN=1200-12000Nm3 /h,压力 P=0.7Mpa(表压), 温度t=30℃.试确定流量计口径. 步骤一:计算压缩空气的工况体积流量 由公式(3): 工况使用下限体积流量为: 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) 工况使用流量上限为: Qvmax=1570(m3 /h) 步骤二:根据使用工况流量范围 157-1570m3 /h,查表

(二) , 满足下限流量条件的流量计为 DN80 、 DN100 和DN125,考虑到上限流量 1270m3 /h 及使用效果和经济成本,初选 DN100, DN100 流量计的工况流量范围是 100-1700m3 /h,接近 使用流量范围,初选 DN100 流量计,但应具体 核算 DN100 流量计在该工况条件下的可测下限 流量.核算 DN100 流量计在该工况条件下的可 测下限流量: 由公式(4)及公式(6): ? ? ? O O Q Q ? ?

15 .

293 )

7 .

0 101325 .

0 ( )

30 15 .

273 (

101325 .

0 100 ? ? ? ? ? ? ?37.46(m3 /h) 即,流量计在该工况条件下的可测下限流量是 37.46m3 /h , 远小于要求的工况下限流量157m3 /h,确定选用 DN100 流量计. 例二:已知蒸汽压力和温度及工况流量时 测量介质为过热蒸汽,蒸汽温度为 320℃,压 力为 1.5MPa (绝压) ,流量范围为 3t/h~25t/h, 试 确定流量计口径. 步骤一:计算蒸汽的等效空气参比条件下的体积流 量范围,经查附表

(二),该状态下蒸汽的密度 为:5.665Kg/m3 ,由公式(8) : ? ?o Q Q

5 .

1 /

103 ? ? 蒸汽 空气

205 .

1 665 .

5 5 .

1 /

3000 min ? ? ? 空气 Q ? 765(m3 /h) ? max 空气 Q 6379(m3 /h) 步骤二:根据等效参比流量范围 765-6379m3 /h,查表

(二) ,比较适合该流量范围为 DN200 口径. 仪表口径的确定和安装设计

5 二.仪表的安装设计 仪表的正确安装是保障仪表正常运行的重要环节,若安装不当,轻则影响仪表的使用精度,重则会影 响仪表的使用寿命,甚至会损坏仪表.

(一) 安装环境要求: 1. 尽可能避开强电设备、高频设备、强开关电源设备.仪表的供电电源尽可能与这些设备分离. 2. 避开高温热源和辐射源的直接影响.若必须安装,须有隔热通风措施. 3. 避开高湿环境和强腐蚀气体环境.若必须安装,须有通风措施. 4. 涡街流量仪表应尽量避免安装在振动较强的管道上.若必须安装,须在其上下游 2D 处加设管道 紧固装置,并加防振垫,加强抗振效果. 5. 仪表最好安装在室内,安装在室外应注意防水,特别注意在电气接口处应将电缆线弯成 U 形,避 免水顺着电缆线进入放大器壳内. 6. 仪表安装点周围应该留有较充裕的空间,以便安装接线和定期维护.

(二) 仪表管道安装要求: 1. 涡街流量仪表对安装点的上下游直管段有一定要求,否则会影响介质在管道中的流场,影响仪表 的测量精度.仪表的上下游直管段长度要求见图

(三) DN 为仪表公称口径 单位:mm 传感器上游 管道型式 前后直管段长度 传感器上游 管道型式 前后直管段长度 同心收缩 全开阀门 一个

90 度 弯头 同一平面两 个90 度弯头 不同平面两 个90 度弯头 同心扩管 调节阀半开 阀门(不推荐) 图

(三) 注:调节阀尽可能不安装在涡街流量仪表的上游,而应安装在涡街流量仪表的下游 10D 处. 2. 上、下游配管内径应相同.如有差异,则配管内径 Dp 与涡街仪表表体内径 Db,应满足以下关系 0.98Db≤Dp≤1.05Db 上、下游配管应与流量仪表表体内径同心,它们之间的不同轴度应小于 0.05Db 3. 仪表与法兰之间的密封垫,在安装时不能凸入管内,其内径应比表体内径大 1-2mm 4. 测压孔和测温孔的安装设计.被测管道需要安装温度和压力变送器时,测压孔应设置在下游 3-5D 处,测温孔应设置在下游 6-8D 处,见图

(七) .D 为仪表公称口径,单位:mm 仪表口径的确定和安装设计

6 5. 仪表在在管道上可以水平、垂直或倾斜安装. 6. 测量气体时,在垂直管道安装仪表,气体流向不限.但若管道内含少量液体,为了防止液体进入 仪表测量管,气流应自下而上流动,如图

(四)a 所示 7. 测量液体时,为了保........