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關于蒸汽流量計如何選型

點擊次數:916 發布時間:2021-03-19 07:55:30
目前測量蒸汽的儀表主要為兩種形式:渦街流量計與差壓式流量計。差壓式流量計與渦街流量計比較壓力損失大、測量精度不高、差壓傳送錯誤,綜合各方面性能確定選擇渦街流量計。

一.蒸汽流量計產品的種類和適用范圍

1.LUGB系列滿管型壓電式渦街流量儀表
2.LUGB系列插入型壓電式渦街流量儀表
3.LUGE系列滿管型電容式渦街流量儀表
4.LUGE系列插入型電容式渦街流量儀表
5.LUGB/E系列電池供電型渦街流量儀表
6.潛水型/分體型渦街流量儀表(協議訂貨)
7.多功能曲線紀錄積算儀,帶P/T補償功能、中文液晶顯示
8.智能流量積算儀,數碼管顯示

二.蒸汽流量計工作原理

在流體中設置非流線型旋渦發生體(阻流體),則從旋渦發生體兩側交替地產生兩列有規則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街,如圖(一)所示。
蒸汽流量計工作原理
旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。設旋渦的發生頻率為f,被測介質來流的平均速度為V,旋渦發生體迎流面寬度為d,表體通徑為D,根據卡曼渦街原理,有如下關系式:
f=StV/d                 公式(1)
式中:
f-發生體一側產生的卡門旋渦頻率
St-斯特羅哈爾數(無量綱數)
V-流體的平均流速
d-旋渦發生體的寬度
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(St)是無因次未知數,
圖(二)表示斯特羅哈爾數(St)與雷諾數(Re)的關系。
蒸汽流量計曲線圖
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就可以求得管內流體的流速,由流速V求出體積流量。所測得的脈沖數與體積量之比,稱為儀表常數(K),見式(2)
K=N/Q(1/m³)              公式(2)
式中:K=儀表常數(1/m³)。
N=脈沖個數 
Q=體積流量(m³)

三.蒸汽流量計口徑的確定和安裝設計

蒸汽流量計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品時,請仔細閱讀本節資料,認真核對流體的工藝參數并隨時可與我公司的銷售或技術支持部門聯系,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(二),參比條件如下:
1.氣體:常溫常壓空氣,t=20℃,P=0.1MPa(絕壓),ρ=1.205 kg/m3,υ=15×10-6 m2/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。
(1)被測介質的名稱、組份
(2)工作狀態的最小、常用、最大流量
(3)介質的最低、常用、最高壓力和溫度
(4)工作狀態下介質的粘度
2. 渦街流量計儀表測量的是介質的工作狀態體積流量,因此應先根據工藝參數求出介質的工作狀態體積流量,相關公式如下:
(1)已知氣體標準狀態體積流量,可通過以下公 式求出工況體積流量
蒸汽流量計公式一
(2)已知氣體標準狀態密度ρ,可通過以下公式求出工況密度
蒸汽流量計公式二
(3)已知質量流量Qm換算為體積流量Qv
蒸汽流量計公式三
式中:
Qv: 介質在工況狀態下的體積流量(m3/h)
    (Qv=3600f/K  K:儀表系數 )
Qo: 介質在標準狀態下的體積流量(Nm3/h)
Qm: 質量流量 (t/h)
ρ: 介質在工況狀態下的密度(kg/m3)
ρo:介質在標準狀態下的密度(kg/m3),常用氣體介質的標準狀態密度,見表(三)
P: 工況狀態表壓(MPa)
t: 工況狀態溫度(℃)
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:最小雷諾數不應低于界限雷諾數(Re=2×104);對于應力式渦街流量儀表在下限流量時產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  成比例關系)。這些條件可表示如下:
由密度決定的工況可測下限流量:
蒸汽流量計公式四
由運動粘度決定的線性下限流量:
蒸汽流量計公式五
式中:
Qρ:滿足旋渦強度要求的最小體積流量(m3/h)
ρ0:參比條件下介質的密度 
Qυ:滿足最小雷諾數要求的最小線性體積流量(m3/h) 
ρ:被測介質工況密度(kg/m3)
Q0: 參比條件下儀表的最小體積流量
(m3/h)      
υ:工作狀態下介質的運動粘度(m2/s)
υo:參比條件下介質的運動粘度(m2/s)
通過公式(6)、(7)計算出Qρ和Qν。比較Qρ和Qν,確定流量儀表可測下限流量和線性下限流量:
     Qυ≥Qρ:可測流量范圍為Qρ~Qmax  , 線性流量范圍為Qυ~Qmax
Qρ~Qmax  
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(二)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.當用戶測量的介質為蒸汽時,常采用的計量單位是質量流量,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
蒸汽流量計公式六                                                    
式中:
ρ: 蒸汽的密度(kg/m3) 
ρ0:1.205kg/m3 
Q蒸汽 :蒸汽質量流量(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):
Δp= CdρV2/2                   公式(9)
式中:
ρ:工況介質密度(kg/m3)V:平均流速(m/s)
7.被測介質為液體時,為防止氣化和氣蝕,應使管道壓力符合以下要求: 
p≥2.7Δp+1.3p0       公式(10)
式中: 
Δp: 壓力損失(Pa)
p0: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
Δp:壓力損失(Pa)  Cd:壓力損失系數

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