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 渦街流量計技術特點與應用
發布時間:2018-05-28

摘要:本文介紹了LUGB渦街流量計的結構及工作原理,重點從儀表選型,流量換算等在工業生產中的應用做了詳細論述。
  隨著現代測量技術的飛速發展,各種類型流量計層出不窮,測量精度不斷提高,使用範圍擴大,安裝維護日益簡單。本文推出的LUGB渦街流量計以其測量範圍廣,測量精度高,廣泛應用於工業生產中的水、蒸汽、壓縮空氣等介質的測量。本文從儀表結構、工作原理、現場應用等方麵論述了該類儀表的技術特點和應用。
1結構組成及工作原理
渦街流量計組成圖
如圖1所示:渦街流量計由渦街發生體(三角柱)、檢測頭、表體、連接支柱、檢測放大器等組成。
  LUGB型渦街流量傳感器是應用卡門渦街原理和現代電子技術設計製造的一種流量傳感器。適用於各行業的液體、氣體、蒸汽流量的計量,並且可測量含有雜質、微小顆粒的混濁液體。
  當被測流體流經漩渦發生體時,在發生體的後部兩側交替產生兩列漩渦,形成“渦街”如圖2所示。該漩渦的發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:漩渦發生頻率St:斯特勞哈爾數
V:流速d:漩渦發生體的寬度
  漩渦在漩渦發生體後部產生交替變化的脈動壓力,由壓電信號傳感器將其轉換為電信號,經過變送器處理後變換成為脈衝或標準信號輸出。
2技術特點
(1)流量測量範圍廣,計量精度高,壓力損失小。公稱直徑DN10~DN500。
(2)結構簡單、無轉動部件、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。廣泛應用與工業測量,精度等級達到0.5級。
(4)抗環境震動性強。可測溫度最高可達+380℃。
(5)信號輸出電流+-4~20mA,脈衝信號,HART協議等,使用範圍廣。
(6)適用於氣體、液體、蒸汽等介質。
3流量計的應用
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,其測量範圍不同,而每一種口徑其測量範圍又隨被測介質種類和工況溫度、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,對於過熱蒸汽的流量範圍可通過查表,查出被測介質密度,再從表中查出相近密度下的流量範圍。
對於密度值在表中處於兩值之間的可按比例計算。
幾種流量換算公式:
(1)標準狀態下的體積流量Qn換成工況狀態下的體積流量Qv:

式中:ρn-標準狀態下的密度,(kg/m3)
Qn-標準狀態下的體積流量,(m3/h);
QV-工況狀態下的體積流量,(m3/h);
t-工況狀態下的溫度,(℃);
P-工況狀態下的壓力,(MPa);
ρ0-工況狀態下的密度,(㎏/3)。
3.2儀表功能的選擇
  儀表輸出功能的選擇依據於使用要求,一般測量流量選傳感器輸出是脈衝,供電+24V,當要求有現場顯示時,可選帶現場顯示的傳感器,根據係統功能要求還可以選擇4~20mA輸出或者HART協議輸出。
渦街流量計示意圖
3.3儀表壓力損失的計算
  儀表口徑選擇以後,可計算該表的壓力損失,是否對工藝管線有影響。
公式:ΔP≤1.2ρV
式中:ΔP—傳感器的壓力損失,Pa;
ρ—流體的密度,kg/m3;
V—管道內流體的平均流速,m/s。
3.4選型舉例
  選擇原工藝管道內徑DN100,介質是空氣,表壓0.35MPa,溫度最高143℃,估計標態流量範圍288~3000m3/h,要求儀表有現場顯示,並有4~20mA輸出給儀表室的二次儀表,現場防爆,儀表精度1級。
解:將標態流量範圍換成工況下流量即0.45MPa絕壓下的流量範圍,利用公式


  查表在ρ=3.6kg/m3,DN100時,工況流量範圍是100~2000(m3/h)如按ρ=3.78kg/m3計算下限流量更能滿足Qvmin=123.44m3/h,故選DN100傳感器,滿度Q工況max=1286m3/h(或標態Qmax=3000m3/h)。
4儀表參數的設定與調試
4.1計算公式:
(1)瞬時流量F=Fr(頻率)×3600/K(流量係數)
(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;流量係數:脈衝數/立方米。
4.2轉換板上顯示屏按如下格式設定各項參數:
在顯示儀麵板上從左到右有如下三隻按鍵:
位置:左鍵中鍵右鍵
運行:累積瞬時內容
設定:移位翻字確認和翻頁
(1)運行狀態下
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。
按一下內容鍵(右鍵)則依次顯示瞬時流量(F),
頻率(Fr),輸出電流(PE),流量係數(U),阻尼係數
(Lr),流量上限(FH),流量下限(FL)等。
(2)設定狀態下
按一下左鍵可使需設定字(閃爍字)移位;
按一下中鍵可使需設定字(閃爍字)改變;
按一下右鍵可確認本頁並翻頁;
(3)設定方法
先按下右鍵,再同時按下中鍵則進入設定狀態,這時顯示屏出現流量係數(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係數(U)、阻尼係數(Lr)、流量上限(FH)、流量下限(FL)的設定。例如設定流量係數為123.45,首先進入設定狀態,這時顯示器顯示U-×××××,且第一位在閃動,按動中鍵使第一位顯示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,直至最後一位設定完成,確認設定數字無誤後,按下右鍵進行確認,同時顯示進入下一參數設定,當所有參數設定完成後,按右鍵,同時按下中鍵就可退出設定狀態,進入顯示狀態。
注意:設定時出現的Hr-52390為內部參量,無需調整。
4.3累積量清零:設定狀態下顯示屏顯示Un,輸入數值4321.00進行確認即可累積量清零。
4.4阻尼係數設定的範圍:1~9的整數,設其他數無效。代表阻尼時間1~9秒。
4.5現場調零
傳感器一般不需調零,但工況現場條件變化時(如振動、強電磁場的幹擾),需對靈敏度進行調整。
傳感器接通電源,工藝管道中充滿介質,關閉傳感器下遊閥門(無條件關下遊閥門時,也可關上上遊閥門),先將靈敏度電位器順時針調到頭,此時傳感器已有幹擾輸出信號,然後再慢慢的逆時針調整靈敏度電位器直到剛好無輸出即可,打開閥門儀表應正常工作。
靈敏度電位器的作用主要是調節放大器脈衝輸出的觸發電壓。靈敏度越高,觸發電壓越低,抗幹擾能力越差,但流量可測範圍越大;靈敏度越低,觸發電壓越高,抗幹擾的能力越強,但可測流量範圍越小。
5常見故障及排除
5.1傳感器已供電,管內有流量,但無脈衝或電流輸出或無顯示
(1)查看接線是否正確,有無斷線。
(2)表體安裝方向是否錯誤。
(3)流量是否過小。
5.2管內無流量,供電後有脈衝或電流輸出,或有顯示值
(1)儀表接地不良引入幹擾。
(2)其它強電設備幹擾。
(3)管道機械震動過高引入幹擾。
(4)靈敏度過高,打開線路板腔端蓋,逆時針慢調
靈敏度電位器,直至無輸出。
5.3當管內介質的流量可測下限並且流量穩定,但顯示變化太大,不穩定
(1)管道震動過強引入幹擾。
(2)傳感器接地不良引入幹擾。
(3)提高靈敏度,順時針慢調靈敏度電位器。
6結束語
  LUGB渦街流量計適用於工業生產中水、蒸汽、壓縮空氣及其他多種液體、氣體等介質的流量測量,不僅使用範圍廣、測量精度高、並且安裝維護方麵簡單,通過合理的選型應用,為企業的生產經營節能減排提供可靠的保障。

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