渦街流量計的技術(shù)特點

  1 結(jié)構(gòu)組成及工作原理

如圖1所示：渦街流量計由渦街發(fā)生體（三角柱）、檢測頭、表體、連接支柱、檢測放大器等組成。

圖1 渦街流量計組成

LUGB型渦街流量計傳感器是應(yīng)用卡門渦街原理和現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計制造的一種流量傳感器。適用于各行業(yè)的液體、氣體、蒸汽流量的計量，并且可測量含有雜質(zhì)、微小顆粒的混濁液體。

當(dāng)被測流體流經(jīng)漩渦發(fā)生體時，在發(fā)生體的后部兩側(cè)交替產(chǎn)生兩列漩渦，形成“渦街”如圖2所示。該漩渦的發(fā)生頻率與流體的速度成正比，在一定的條件下符合下式：

式中：f：漩渦發(fā)生頻率St：斯特勞哈爾數(shù)V：流速d：漩渦發(fā)生體的寬度

圖2 渦街示意圖

漩渦在漩渦發(fā)生體后部產(chǎn)生交替變化的脈動壓力，由壓電信號傳感器將其轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過變送器處理后變換成為脈沖或標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。

2 技術(shù)特點

（1）流量測量范圍廣，計量精度高，壓力損失小。公稱直徑DN10~DN500。

（2）結(jié)構(gòu)簡單、無轉(zhuǎn)動部件、工作可靠、耐久性好、壽命長。

（3）計量精度不受流體壓力、粘度、密度的影響。廣泛應(yīng)用與工業(yè)測量，精度等級達到0.5級。

（4）抗環(huán)境震動性強?？蓽y溫度zui高可達+380℃。

（5）信號輸出電流+-4~20mA，脈沖信號，HART協(xié)議等，使用范圍廣。

（6）適用于氣體、液體、蒸汽等介質(zhì)。

3 流量計的應(yīng)用

傳感器選型主要考慮儀表口徑的選擇和儀表功能以及儀表壓力損失。

3.1 儀表口徑的選擇

儀表的口徑不同，其測量范圍不同，而每一種口徑其測量范圍又隨被測介質(zhì)種類和工況溫度、壓力變化而變化。選定儀表口徑，可按被測介質(zhì)種類和工況溫度及壓力下的流量，通過查表方法選擇儀表口徑，對于過熱蒸汽的流量范圍可通過查表，查出被測介質(zhì)密度，再從表中查出相近密度下的流量范圍。

對于密度值在表中處于兩值之間的可按比例計算。

幾種流量換算公式：

（1）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量Qn換成工況狀態(tài)下的體積流量Qv：

（2）工況下氣體密度計算：（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度ρ_n換算成工況下的密度ρ₀）

（3）質(zhì)量流量Q_G換算成體積流量Q_V：

式中：ρ_n-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，（㎏/m³）；

Q_n-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，（m³/h）；

Qv-工況狀態(tài)下的體積流量，（m³/h）；

t-工況狀態(tài)下的溫度，（℃）；

P-工況狀態(tài)下的壓力，（MPa）；

ρ₀-工況狀態(tài)下的密度，（㎏/m³）。

3.2 儀表功能的選擇

儀表輸出功能的選擇依據(jù)于使用要求，一般測量流量選傳感器輸出是脈沖，供電+24V，當(dāng)要求有現(xiàn)場顯示時，可選帶現(xiàn)場顯示的傳感器，根據(jù)系統(tǒng)功能要求還可以選擇4~20mA輸出或者HART協(xié)議輸出。

3.3 儀表壓力損失的計算

儀表口徑選擇以后，可計算該表的壓力損失，是否對工藝管線有影響。

公式：ΔP≤1.2ρ_V

式中：ΔP—傳感器的壓力損失，Pa；

ρ—流體的密度，kg/m³；

V—管道內(nèi)流體的平均流速，m/s。

3.4 選型舉例

選擇原工藝管道內(nèi)徑DN100，介質(zhì)是空氣，表壓0.35MPa，溫度zui高143℃，估計標(biāo)態(tài)流量范圍288~3000m3/h，要求儀表有現(xiàn)場顯示，并有4~20mA輸出給儀表室的二次儀表，現(xiàn)場防爆，儀表精度1級。

解：將標(biāo)態(tài)流量范圍換成工況下流量即0.45MPa絕壓下的流量范圍，利用公式

利用公式計算空氣在工況下的密度ρ，查表標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下ρ_n=1.293kg/m³

查表在ρ=3.6kg/m³，DN100時，工況流量范圍是100~2000（m³/h）如按ρ=3.78kg/m³計算下限流量更能滿足Q_vmin=123.44m³/h，故選DN100傳感器，滿度Q_工況max=1286m³/h（或標(biāo)態(tài)Q_max=3000m³/h）。

4 儀表參數(shù)的設(shè)定與調(diào)試

4.1 計算公式：

（1）瞬時流量F=Fr（頻率）×3600/K（流量系數(shù)）

（2）累積流量＝瞬時量對時間積分

注：瞬時流量單位為：立方米/小時；流量系數(shù)：脈沖數(shù)/立方米。

4.2 轉(zhuǎn)換板上顯示屏按如下格式設(shè)定各項參數(shù)：

在顯示儀面板上從左到右有如下三只按鍵：

位置：左鍵   中鍵    右鍵

運行：累積   瞬時    內(nèi)容

設(shè)定：移位   翻字    確認和翻頁

（1）運行狀態(tài)下

按一下累積鍵（左鍵）則顯示9位累積量。

按一下瞬時鍵（中鍵）則顯示瞬時流量。

按一下內(nèi)容鍵（右鍵）則依次顯示瞬時流量（F），頻率（Fr），輸出電流（PE），流量系數(shù)（U），阻尼系數(shù)（Lr），流量上限（FH），流量下限（FL）等。

（2）設(shè)定狀態(tài)下

按一下左鍵可使需設(shè)定字（閃爍字）移位；

按一下中鍵可使需設(shè)定字（閃爍字）改變；

按一下右鍵可確認本頁并翻頁；

（3）設(shè)定方法

先按下右鍵，再同時按下中鍵則進入設(shè)定狀態(tài)，這時顯示屏出現(xiàn)流量系數(shù)（U）的閃爍字，由此可通過左鍵的移位，中鍵對閃爍字的改變，右鍵的確認和翻頁來依次完成流量系數(shù)（U）、阻尼系數(shù)（Lr）、流量上限（FH）、流量下限（FL）的設(shè)定。例如設(shè)定流量系數(shù)為123.45，首*入設(shè)定狀態(tài)，這時顯示器顯示U-×××××，且*位在閃動，按動中鍵使*位顯示1，接著按一下左鍵（移至第二位，此時第二位閃動），按中鍵使第二位顯示2，依次類推，直至zui后一位設(shè)定完成，確認設(shè)定數(shù)字無誤后，按下右鍵進行確認，同時顯示進入下一參數(shù)設(shè)定，當(dāng)所有參數(shù)設(shè)定完成后，按右鍵，同時按下中鍵就可退出設(shè)定狀態(tài)，進入顯示狀態(tài)。