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液化氣流量計

液化氣流量計

産品型號:LUGB

聯系電話:15195518515     0517-86801009

産品特點:液化氣流量計能按照卡尔曼涡街原理测量粘度很小的液体、气体和蒸汽的体积流量。形成涡街的前提条件是管道中的流动流体必须处于紊流状态。

液化氣流量計的概述及特性

1、液化氣流量計的概述
液化氣流量計也称为Vortex流量计。它的原理如同迎风飘扬的“旗帜”。空气(流体)的流动受旗杆(涡旋产生体)作用分别在旗帜两边形成两股涡旋气流,由于每股气流产生涡旋的间隔相等和两边的涡旋交叉产生使旗帜迎风舞动。风速越大,产生涡旋的频率越高,使旗帜舞动越快;风速小,旗帜舞动慢。渦街流量計就是利用测量旋涡产生的频率或相应的物理量来获得被测流体的流量。
2、液化氣流量計的特性
液化氣流量計能按照卡尔曼涡街原理测量粘度很小的液体、气体和蒸汽的体积流量。形成涡街的前提条件是管道中的流动流体必须处于紊流状态。它的主要特点如下。
1)测量结果与被测介质类型无关。涡旋分离频率与被测介质的类型无关。1m3液体与1m3气体或蒸汽所产生的测量脉冲同样多。从而可以看出,渦街流量計是一种通用的流量测量装置。
2)量程範圍大。該流量計可在氣體100:1、液體50:1的動態範圍內達到很高的精度。在上、下限量程處的測量具有同樣的精度。
3)測量結果與壓力、溫度、密度和粘度的變化無關。
4)具有較高的測量精度。采用計算機控制把k因子曲線(非線性曲線)存入計算機,而後根據不同的狀況調用相應的k因子值(儀表系數)對測量結果進行自動補償。在T型渦旋産生體中,雷諾系數與k因子關系成S形曲線,在Re〉5000時由于非線性關系會使産生的示值相對測量誤差高達7.5%。因此,需要對雷諾系數進行分段線性化,即把5000〈Re〈30000範圍劃分成兩個區域5000~20000和20000~30000.這樣使示值相對測量誤差達到1%~2%。
5)价格适中。采用精密的浇铸技术使机加工和焊接费用下降,从而渦街流量計价格也明显降低。
6)使用壽命長。
7)改善了小流量測量性能。把自適應濾波器技術與小流量自動切換技術相結合可改善小流量時的測量性能,還能抗過程噪聲的幹擾。
8)維護成本低。
9)選擇多樣性:適配的管道直徑從DN15到DN300;接口形式有法蘭式、嵌入式和衛生式;測量管道可選精密澆鑄管道或不鏽鋼管道;測量管道和變送器的結構有一體式和分體式2種;還有冗余雙測量系統的裝置。
 

液化氣流量計的工作原理

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産生兩列有規則的旋渦,這種旋渦稱爲卡曼渦街,如圖(一)所示。
液化氣流量計工作原理图
旋渦列在旋渦發生體下遊非對稱地排列。設旋渦的發生頻率爲f,被測介質來流的平均速度爲V,旋渦發生體迎流面寬度爲d,表體通徑爲D,根據卡曼渦街原理,有如下關系式:
f=StV/d         公式(1)
式中:
f-發生體一側産生的卡門旋渦頻率
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。
液化氣流量計线性测量范围图
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,即爲渦街流量計傳感器測量範圍度。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,稱爲儀表常數(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)
 

液化氣流量計主要技术指标

公稱通徑(mm):25,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300,(300~1000插入式)
公称压力(MPa):DN25-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:-40~260,-40~320;电容式: -40~300, -40~400,-40~450(协议订货)
本體材料:1Cr18Ni9Ti,(其它材料協議供貨)
允許振動加速度:壓電式:0.2g;電容式:1.0~2.0g
精確度:±1%R,±1.5%R,±1FS;插入式:±2.5%R,±2.5%FS
範圍度:1:6~1:30
供电电压:传感器:+12V DC,+24V DC;变送器:+12V DC ,+24V DC;电池供电型:3.6V电池
輸出信號:方波脈沖(不包括電池供電型):高電平≥5V,低電平≤1V;電流:4~20mA
壓力損失系數:符合JB/T9249標准 Cd≤2.4
防爆标志:本安型:ExdⅡia CT2-CT5隔爆型:ExdⅡCT2-CT5      
防护等级:普通型IP65     潜水型 IP68
環境條件:溫度-20℃~55℃,相對濕度5%~90%,大氣壓力86~106kPa
適用介質:氣體、液體、蒸汽(蒸汽流量計
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):负载电阻≤750Ω
 

液化氣流量計仪表口径的确定和安装设计

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産品時,請仔細閱讀本節資料,認真核對流體的工藝參數並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.適用流量範圍和儀表口徑的確定
儀表口徑的選擇,根據流量範圍來確定。不同口徑渦街流量儀表的測量範圍是不一樣的。即使同一口徑流量表,用于不同介質時,它的測量範圍也是不一樣的。實際可測的流量範圍需要通過計算確定。
(一)參比條件下空氣及水的流量範圍,見表(二),參比條件如下:
1.氣體(氣體流量計):常温常压空气,t=20℃,P=0.1MPa(绝压),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)確定流量範圍和儀表口徑的基本步驟:
1. 明确以下工作参数。
(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. 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)已知氣體標准狀態體積流量,可通過以下公式求出工況體積流量
渦街流量計测量介质体积流量公式一
 (2)已知氣體標准狀態密度ρ,可通過以下公式求出工況密度
渦街流量計测量介质体积流量公式二
(3)已知質量流量Qm換算爲體積流量Qv
渦街流量計测量介质体积流量公式三
式中:
Qv:介质在工况状态下的体积流量(m³/h)(Qv=3600f/K  K:仪表系数 )
Qo: 介质在标准状态下的体积流量(Nm³/h)
Qm: 质量流量 (t/h)
ρ: 介质在工况状态下的密度(kg/m³)
ρo:介質在標准狀態下的密度(kg/m³),常用氣體介質的標准狀態密度,見表(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=2×104);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ρv2  成比例关系)。这些条件可表示如下:
由密度決定的工況可測下限流量:
渦街流量計测量介质体积流量公式四
由運動粘度決定的線性下限流量:
渦街流量計测量介质体积流量公式五
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: 参比条件下仪表的最小体积流量
(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:可测流量范围为Qρ~Qmax  , 线性流量范围为Qυ~Qmax
Qυ<Qρ:可測流量範圍和線性流量範圍爲
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)中的上限流量爲准.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.當用戶測量的介質爲蒸汽時,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,因此蒸汽流量範圍的確定可由公式(8)進行計算得出
渦街流量計测量介质体积流量公式五
式中:
ρ: 蒸汽的密度(kg/m³) 
ρ0:1.205kg/m3 
Q蒸汽 :蒸汽质量流量(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.被測介質爲液體時,爲防止氣化和氣蝕,應使管道壓力符合以下要求: 
p≥2.7Δp+1.3p0       公式(10)
式中: 
Δp: 压力损失(Pa)
p0:工作溫度下液體的飽和蒸汽壓(Pa絕壓)
Po:流体的蒸汽压力  (Pa绝压)
8.渦街流量計不适合测量高粘度液体。当计算出的可测流量下限不满足设计工艺要求时,应该考虑选用其它类型流量计。
9.通過計算如果有兩種口徑都可滿足要求,爲了提高測量效果、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範圍上限的1/2~2/3
Δp:压力损失(Pa)  Cd:压力损失系数
表(二)  參比條件下渦街流量傳感器工況流量範圍表
液化氣流量計流量范围表
表(三) 常用氣體介質的標准狀態密度(0℃,絕壓P=0.1MPa)
液化氣流量計常用气体介质密度表
(三)選型舉例:
例一:已知氣體壓力和溫度及標況下的流量時
某壓縮空氣,標況流量範圍爲QN=1200-12000Nm³/h,壓力P=0.7Mpa(表壓),溫度t=30℃。試確定流量計口徑。
步驟一:計算壓縮空氣的工況體積流量
由公式(3):
工況使用下限體積流量爲:
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):
渦街流量計测量介质体积流量公式六
即,流量計在該工況條件下的可測下限流量是37.46m³/h,遠小于要求的工況下限流量157m³/h,確定選用DN100流量計。
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) :
渦街流量計测量介质体积流量公式八
步驟二:根據等效參比流量範圍765-6379m³/h,查表(二),比較適合該流量範圍爲DN200口徑。

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