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GPRS无线输出涡街流量计原理
在流体中设置三角柱型旋涡发生体,则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,如右图所示,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。
设旋涡的发生频率为f,被测介质平均流速为 ,旋涡发生体迎流面宽度为d,表体通径为D,即可得到以下关系式:
f=SrU1/d=SrU/md (1)
式中 U1--旋涡发生体两侧平均流速,m/s;
Sr--斯特劳哈尔数;
m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比
管道内体积流量qv为
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中 K--流量计的仪表系数,脉冲数/m3(P/m3)。
K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外,还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数,它与旋涡发生体形状及雷诺数有关,图2所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见,在ReD=2×104~7×106范围内,Sr可视为常数,这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时,VSF的流量计算式为
(4)
图2 斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线
式中 qVn,qV--分别为标准状态下(0oC或20oC,101.325kPa)和工况下的体积流量,m3/h;
Pn,P--分别为标准状态下和工况下的绝对压力,Pa;
Tn,T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度,K;
Zn,Z--分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。
由上式可见,VSF输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响,即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量,这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度,流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。
涡街流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。
为提高涡街流量计的耐高温及抗振动性能,我公司新近开发出了DXLU改进型涡街流量传感器,因其*的结构和选材使该传感器可在高温(350℃)、强振动(≤1g)的恶劣工况下使用。
在实际应用中,往往最大流量远低于仪表的上限值,随着负荷的变化,最小流量又往往会低于仪表的下限值,仪表并非工作在它的最佳工作段,为了解决这一问题,通常采用在测量处缩径提高测量处的流速,并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量,但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流,使加工、安装都不方便。我公司研制的纵断面形状为圆弧的LGZ变径整流器,具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用,其结构尺寸小,仅为工艺管内径的1/3,与涡街流量计作成一体,不仅不需要另外附加一段直管段,还可以降低对工艺管直管段的要求,安装非常方便。
选型建议:
根据智能涡街流量计系列之现场显示卡装涡街流量计的结构特点,分类为一体式和分体式两种。
一体式测量饱和蒸汽时,集涡街流量传感器、温度传感器(或压力传感器)和显示仪于一体,具有智能温度(或压力)补偿功能,自带3.6V高能锂电池或24VDC(通常在需要脉冲信号输出、二线制4~20mADC输出或RS485通讯时采用)供电,就地液晶显示介质温度(℃)【或工作压力(MPa)】、瞬时质量流量(Kg/h)和累计质量流量(Kg)。
一体式测量过热蒸汽时,集涡街流量传感器、温度传感器、压力传感器和显示仪于一体,具有智能温度、压力补偿功能,自带3.6V高能锂电池或24VDC(通常在需要脉冲信号输出、二线制4~20mADC输出或RS485通讯时采用)供电,就地液晶显示介质温度(℃)、工作压力(MPa)、瞬时质量流量(Kg/h)和累计质量流量(Kg)。
分体式测量饱和蒸汽时,由涡街流量传感器、温度传感器(或压力传感器)和智能流量显示积算仪三部分组成,具有智能温度(或压力)补偿功能,由智能流量显示积算仪远程显示介质温度(℃)【或工作压力(MPa)】、瞬时质量流量(Kg/h)和累计质量流量(Kg)。
分体式测量过热蒸汽时,由涡街流量传感器、温度传感器、压力传感器和智能流量显示积算仪四部分组成,具有智能温度、压力补偿功能,由智能流量显示积算仪远程显示介质温度(℃)、工作压力(MPa)、瞬时质量流量(Kg/h)和累计质量流量(Kg)。
需要特别指出的是,当只要求测量工况体积流量时(我们将其定义为普通型,通常适用于介质温度和工作压力基本恒定的场合),无论是一体式还是分体式,均不具有智能温度、压力补偿功能,也无温度传感器和压力传感器的配置,此时只显示瞬时工况体积流量(m3/h)和累计工况体积流量(m3)。
GPRS无线输出涡街流量计的优点:
① XT-LU-智能涡街流量计的优点是抗振性能特别好,无零点漂移,可靠性高。通过长时间对涡街流量计进行的大量波形分析和频谱分析,翔腾设计出了最佳的探头形状、壁厚,高度、探头杆直径及与之相配套的压电晶体,采用*的数控车床进行加工,确保加工的同轴度和光洁度等技术参数,配合特殊的工艺处理,从而最大限度的克服涡街流量计存在的固有自振荡频率对信号的影响这个通病。这是翔腾公司在制作涡街流量计方面的技术*优势,使得翔腾公司出厂的涡街流量计具有量好的抗振动能力。
②XT系列智能涡街流量计的传感器的通用性很强,从而使传感器具有良好的互换性采用*数控设备加工传感器的表体和旋涡发生体等,确保加工精度,从而使零部件(特别是旋涡发生体)的通用性强,从而真正做到不会因零部件的更换而影响传感器的重复性和精度;能产生强大而稳定的涡街信号。
③结构简单牢固,无可动部件,可靠性高,使用维护方便。
④检测元件不与介质接触,性能稳定,使用寿命长
传感器采用检测探头与旋涡发生体分开安装,而且耐高温的压电晶体密封在检测探头内,不与被测介质接触,所以XT系列涡街流量计具有结构简单、通用性好和稳定性高的特点。
⑤输出与流量成正比的脉冲信号或模拟信号,无零点漂移,精度高,方便与计算机联网
⑥测量范围宽,量程比可达1:10
⑦涡街流量计测量体积流量时不需补偿,涡街输出的信号实际上是与流速成线性关系的,也就是与体积流量成正比。压力和温度补偿的目的是为了得到流体的密度,乘以体积流量就得到质量流量,若测量气体的体积流量就不需要补偿了。
⑧压力损失小。
用口径DN50的涡街流量计测量可燃气体的流量,若管道内的最大流量Qmax =200m3/h时,传感器的压力损失是:△P =1.08×10-6 ρv2(kPa)= 0.605 KPa
⑨在一定的雷诺数范围内,流量特性不受流体压力、温度、黏度、密度、成分的影响,仅是与旋涡发生体的形状和尺寸有关。
⑩应用范围广,蒸汽、气体、液体流量均可测量。
涡街流量计的技术参数
●测量流体:饱和蒸汽、过热蒸汽、气体、液体(避免多相流)
●测量准确度及重复性:
测量流体 | 准确度 | 重复性 |
气体(含蒸汽) | 1.0级 | 0.33% |
液体 | 1.5级 | 0.5% |
●测量范围
测量流体 | 流速下限(m/s) | 流速上限(m/s) |
气体(含蒸汽) | 7 | 70 |
液体 | 0.7 | 7 |
●额定压力:1.6MPa、2.5MPa、6.3MPa
●流体温度:-40℃~250℃(普通型),100℃~350℃(普通型)
●结构类型:一体型涡街流量计
●结构材质
部件名称 | 材质 |
传感器表体 | 304不锈钢、316不锈钢 |
旋涡发生体 | 304不锈钢、316不锈钢 |
检测探头 | 316L |
连杆 | 304不锈钢 |
散热器 | 铝合金 |
垫片 | 耐高温石棉垫、丁晴橡胶垫片、石墨垫片 |
●工作电源
第一种电源方式 | 3.6V锂电池供电(就地显示型) |
第二种电源方式 | 24VDC(或12VDC) |
第二种电源方式 | 24VDC(或12VDC)或3.6V锂电池供电双电源供电 |
●输出信号:脉冲输出、4~20mA 电流输出,RS485通讯等三种输出可供选择
●电气接口:M20*1.5
●防护等级:IP65
●表体处理:传感器表体采用不锈钢喷砂,放大器外壳采用喷塑。
●环境温度:-35℃~60℃(无LCD)、-5℃~60℃(带LCD)
●相对湿度:5%~95℃
一般原则:在易受电噪声干扰的场所,使用屏蔽电缆。屏蔽层应可靠的接在放大器的接地螺丝上或在控制室接工作接地。在高温或低温环境中或者是现场空气中含有油、溶剂或其他腐蚀性气体时,要采用适合于这种特殊场合的的屏蔽电缆。
频率信号输出的接线
输出频率信号的流量计与其它设备之间采用三线制传输,供电电源为24VDC±10%(或12VDC),输出回路的最小负载电阻为10KΩ,最大电容为0.2UF。
涡街流量计测量范围:
为了方便选型,我们将蒸汽的工况体积流量简单的定义为工作状况(实际介质温度和工作压力)下的体积流量。
仪表口径(mm) | 工况体积流量范围(m3/h) | 输出频率(HZ) |
15 | 2.2-20 | 260~2000 |
20 | 4-50 | 210~1900 |
25 | 8.8-55 | 190~1140 |
32 | 10-150 | 156~1080 |
40 | 27-205 | 140~1040 |
50 | 35-380 | 94~1020 |
65 | 60-800 | 94~940 |
80 | 86-1100 | 55~690 |
100 | 133-1700 | 42~536 |
125 | 150-2800 | 38~475 |
150 | 347-4000 | 33~380 |
200 | 560-8000 | 22~315 |
250 | 890-11000 | 18~221 |
300 | 1360-18000 | 16~213 |
(200) | 700-7500 | 85~880 |
(250) | 1100-11400 | 85~880 |
(300) | 1560-15600 | 85~880 |
(350) | 2100-21000 | 85~880 |
(400) | 2750-27000 | 85~880 |
(450) | 3500-37000 | 85~880 |
(500) | 4300-43000 | 85~880 |
(600) | 6100-61000 | 85~880 |
(800) | 11000-110000 | 85~880 |
(1000) | 17000-170000 | 85~880 |
>(1000) | 协议 |
【型号说明】:
规格 | 代码 | 说明 |
流量计种类 | XT-LUGB | 涡街流量计 |
型号分类 | -A | 温压补偿型涡街流量计 |
-L | 就地显示型涡街流量计 | |
-D | 普通分体型涡街流量计 | |
-H | 涡街型冷热能量计 | |
-R | 温压补偿型涡街热量计 | |
-Y | 压力补偿型涡街流量计 | |
-K | 定量控制型涡街流量计 | |
-C | 插入式涡街流量计 | |
-CL | 插入一体式涡街流量计 | |
-CH | 涡街插入式冷热能量计 | |
-CD | 插入分体式涡街流量计 | |
-21 | 液体涡街流量传感器 | |
-23 | 气体涡街流量传感器 | |
-24 | 蒸汽涡街流量传感器 | |
壳体材料 | -C | WCB碳钢 |
-F | 正304不锈钢 | |
公称通径 | 25 | DN25 |
32 | DN32 | |
40 | DN40 | |
50 | DN50 | |
65 | DN65 | |
80 | DN80 | |
100 | DN100 | |
125 | DN125 | |
150 | DN150 | |
200 | DN200 | |
250 | DN250 | |
300 | DN300 | |
工作压力 | -2.5 | 2.5MPA DN25-DN200 |
-1.6 | 1.6MPA DN250及以上,并 插入式涡街 | |
温度等级 | E | ≤100℃ |
H | ≤250℃ | |
S | ≤350℃ | |
配对法兰螺栓材质 | -O | 无配对法兰及螺栓螺母 |
-C | WCB碳钢材质配对法兰 | |
-F | SS304不锈钢材质配对法兰 | |
通讯接口 | 0 | 无通讯输出 |
1 | RS485 | |
2 | RS232 | |
3 | HART | |
4 | 4-20mA | |
5 | U盘 | |
电源供电 | 0 | 220Vac |
1 | 24VDC | |
2 | 3.6V 内置电池供电 | |
被测介质 | S | 液体 |
Y | 油 | |
Q | 气体 | |
Z | 蒸汽 | |
防爆类别 | 无注 | 非防爆 |
-EX | 防爆 |
广泛应用于石油、化工、冶金、机械、食品、造纸,以及城市管道供热、供水、煤气等行业的各种低黏度液体、气体、蒸汽等单相流体的工艺计量和节能管理。