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液化氣流量計

液化氣流量計

  • 品*:JKM/凱銘儀表
  • 型號:JKM-LUGB
  • 測量范圍:5-11000m3/h
  • 精度等級:1.5級、1.0級
  • 公稱通徑:DN20~DN1200
  • 適用介質(zhì):氣體、液體、蒸汽
  • 工作壓力:1.6MPa~10MPa
  • 工作溫度:-80℃~450℃
  • 供電方式:24VDC 鋰電池
  • 訂貨號:GBD452759DEP
液化氣流量計的概述及特性
1、渦街流量計的概述
渦街流量計也稱為Vortex流量計。它的原理如同迎風(fēng)飄揚(yáng)的“旗幟”??諝猓黧w)的流動受旗桿(渦旋產(chǎn)生體)作用分別在旗幟兩邊形成兩股渦旋氣流,由于每股氣流產(chǎn)生渦旋的間隔相等和兩邊的渦旋交叉產(chǎn)生使旗幟迎風(fēng)舞動。風(fēng)速越大,產(chǎn)生渦旋的頻率越高,使旗幟舞動越快;風(fēng)速小,旗幟舞動慢。渦街流量計就是利用測量旋渦產(chǎn)生的頻率或相應(yīng)的物理量來獲得被測流體的流量。
2、渦街流量計的特性
渦街流量計能按照卡爾曼渦街原理測量粘度很小的液體、氣體和蒸汽的體積流量。形成渦街的前提條件是管道中的流動流體必須處于紊流狀態(tài)。它的主要特點(diǎn)如下。
1)測量結(jié)果與被測介質(zhì)類型無關(guān)。渦旋分離頻率與被測介質(zhì)的類型無關(guān)。1m3液體與1m3氣體或蒸汽所產(chǎn)生的測量脈沖同樣多。從而可以看出,渦街流量計是一種通用的流量測量裝置。
2)量程范圍大。該流量計可在氣體100:1、液體50:1的動態(tài)范圍內(nèi)達(dá)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(jié)果與壓力、溫度、密度和粘度的變化無關(guān)。
4)具有較高的測量精度。采用計算機(jī)控制把k因子曲線(非線性曲線)存入計算機(jī),而后根據(jù)不同的狀況調(diào)用相應(yīng)的k因子值(儀表系數(shù))對測量結(jié)果進(jìn)行自動補(bǔ)償。在T型渦旋產(chǎn)生體中,雷諾系數(shù)與k因子關(guān)系成S形曲線,在Re〉5000時由于非線性關(guān)系會使產(chǎn)生的示值相對測量誤差高達(dá)7.5%。因此,需要對雷諾系數(shù)進(jìn)行分段線性化,即把5000〈Re〈30000范圍劃分成兩個區(qū)域5000~20000和20000~30000.這樣使示值相對測量誤差達(dá)到1%~2%。
5)價格適中。采用精密的澆鑄技術(shù)使機(jī)加工和焊接費(fèi)用下降,從而渦街流量計價格也明顯降低。
6)使用壽命長。
7)改善了小流量測量性能。把自適應(yīng)濾波器技術(shù)與小流量自動切換技術(shù)相結(jié)合可改善小流量時的測量性能,還能抗過程噪聲的干擾。
8)維護(hù)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(wèi)生式;測量管道可選精密澆鑄管道或不銹鋼管道;測量管道和變送器的結(jié)構(gòu)有一體式和分體式2種;還有冗余雙測量系統(tǒng)的裝置。

液化氣流量計產(chǎn)品圖


液化氣流量計的工作原理
在流體中設(shè)置非流線型旋渦發(fā)生體(阻流體),則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街,如圖(一)所示。
液化氣流量計工作原理圖
旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,被測介質(zhì)來流的平均速度為V,旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,表體通徑為D,根據(jù)卡曼渦街原理,有如下關(guān)系式:
f=StV/d         公式(1)
式中:
f-發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡門旋渦頻率
St-斯特羅哈爾數(shù)(無量綱數(shù))
V-流體的平均流速
d-旋渦發(fā)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(shù)(St)是無因次未知數(shù),
圖(二)表示斯特羅哈爾數(shù)(St)與雷諾數(shù)(Re)的關(guān)系。
液化氣流量計線性測量范圍圖
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,即為渦街流量計傳感器測量范圍度。只要檢測出頻率f就可以求得管內(nèi)流體的流速,由流速V求出體積流量。所測得的脈沖數(shù)與體積量之比,稱為儀表常數(shù)(K),見式(2)
K=N/Q(1/m3)       公式(2)
式中:K=儀表常數(shù)(1/m3)。
N=脈沖個數(shù) 
Q=體積流量(m3)


液化氣流量計主要技術(shù)指標(biāo)
公稱通徑(mm):25,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300,(300~1000插入式)
公稱壓力(MPa):DN25-DN200 4.0(>4.0協(xié)議供貨),DN250-DN300 1.6(>1.6協(xié)議供貨)
介質(zhì)溫度(℃):壓電式:-40~260,-40~320;電容式: -40~300, -40~400,-40~450(協(xié)議訂貨)
本體材料:1Cr18Ni9Ti,(其它材料協(xié)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
范圍度:1:6~1:30
供電電壓:傳感器:+12V DC,+24V DC;變送器:+12V DC ,+24V DC;電池供電型:3.6V電池
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(shù):符合JB/T9249標(biāo)準(zhǔn) Cd≤2.4
防爆標(biāo)志:本安型:ExdⅡia CT2-CT5隔爆型:ExdⅡCT2-CT5      
防護(hù)等級:普通型IP65     潛水型 IP68
環(huán)境條件:溫度-20℃~55℃,相對濕度5%~90%,大氣壓力86~106kPa
適用介質(zhì):氣體、液體、蒸汽(蒸汽流量計)
傳輸距離:三線制脈沖輸出型:≤300m,兩線制標(biāo)準(zhǔn)電流輸出型 (4~20mA):負(fù)載電阻≤750Ω

液化氣流量計安裝使用圖


液化氣流量計儀表口徑的確定和安裝設(shè)計
儀表選型是儀表應(yīng)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(yùn)行.因此用戶和設(shè)計單位在選用本公司產(chǎn)品時,請仔細(xì)閱讀本節(jié)資料,認(rèn)真核對流體的工藝參數(shù)并**可與我公司的銷售或技術(shù)支持部門聯(lián)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(jù)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(zhì)時,它的測量范圍也是不一樣的。實(shí)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(氣體流量計):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(shù)。
(1)被測介質(zhì)的名稱、組份
(2)工作狀態(tài)的*小、常用、*大流量
(3)介質(zhì)的*低、常用、*高壓力和溫度
(4)工作狀態(tài)下介質(zhì)的粘度
2. 渦街流量儀表測量的是介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量,因此應(yīng)先根據(jù)工藝參數(shù)求出介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量,相關(guān)公式如下:
(1)已知?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量,可通過以下公式求出工況體積流量
液化氣流量計測量介質(zhì)體積流量公式一
 (2)已知?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度ρ,可通過以下公式求出工況密度
液化氣流量計測量介質(zhì)體積流量公式二
(3)已知質(zhì)量流量Qm換算為體積流量Qv
液化氣流量計測量介質(zhì)體積流量公式三
式中:
Qv:介質(zhì)在工況狀態(tài)下的體積流量(m3/h)(Qv=3600f/K  K:儀表系數(shù) )
Qo: 介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(Nm3/h)
Qm: 質(zhì)量流量 (t/h)
ρ: 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的密度(kg/m3)
ρo:介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m3),常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度,見表(三)
P: 工況狀態(tài)表壓(MPa)
t: 工況狀態(tài)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(yīng)該滿足兩個條件:*小雷諾數(shù)不應(yīng)低于界限雷諾數(shù)(Re=2×104);對于應(yīng)力式渦街流量儀表在下限流量時產(chǎn)生的旋渦強(qiáng)度應(yīng)大于傳感器旋渦強(qiáng)度的允許值(旋渦強(qiáng)度與升力ρv2  成比例關(guān)系)。這些條件可表示如下:
由密度決定的工況可測下限流量:
液化氣流量計測量介質(zhì)體積流量公式四
由運(yùn)動粘度決定的線性下限流量:
液化氣流量計測量介質(zhì)體積流量公式五
式中:
Qρ:滿足旋渦強(qiáng)度要求的*小體積流量(m3/h)
ρ0:參比條件下介質(zhì)的密度 
Qυ:滿足*小雷諾數(shù)要求的*小線性體積流量(m3/h) 
ρ:被測介質(zhì)工況密度(kg/m3)
Q0: 參比條件下儀表的*小體積流量
(m3/h)      
υ:工作狀態(tài)下介質(zhì)的運(yùn)動粘度(m2/s)
υo:參比條件下介質(zhì)的運(yùn)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
Qυ<Qρ:可測流量范圍和線性流量范圍為
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(zhǔn).氣體的上限流速應(yīng)該小于70m/s,液體的上限流速應(yīng)該小于7m/s
5.當(dāng)用戶測量的介質(zhì)為蒸汽時,常采用的計量單位是質(zhì)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(jìn)行計算得出
液化氣流量計測量介質(zhì)體積流量公式五
式中:
ρ: 蒸汽的密度(kg/m3) 
ρ0:1.205kg/m3 
Q蒸汽 :蒸汽質(zhì)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):
△p= CdρV2/2   公式(9)
式中:
ρ:工況介質(zhì)密度(kg/m3)V:平均流速(m/s)
7.被測介質(zhì)為液體時,為防止氣化和氣蝕,應(yīng)使管道壓力符合以下要求: 
p≥2.7△p+1.3p0       公式(10)
式中: 
△p: 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(dāng)計算出的可測流量下限不滿足設(shè)計工藝要求時,應(yīng)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(yīng)選用口徑較小的表。應(yīng)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
△p:壓力損失(Pa)  Cd:壓力損失系數(shù)
表(二)  參比條件下渦街流量傳感器工況流量范圍表
液化氣流量計流量范圍表
表(三) 常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度(0℃,絕壓P=0.1MPa)
液化氣流量計常用氣體介質(zhì)密度表
 (三)選型舉例:
例一:已知?dú)怏w壓力和溫度及標(biāo)況下的流量時
某壓縮空氣,標(biāo)況流量范圍為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為:
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) 
工況使用流量上限為: Qvmax=1570(m3/h)
步驟二:根據(jù)使用工況流量范圍157-1570m3/h,查表(二),滿足下限流量條件的流量計為DN80 、DN100和DN125,考慮到上限流量1270m3/h及使用效果和經(jīng)濟(jì)成本,初選DN100, DN100流量計的工況流量范圍是100-1700m3/h,接近使用流量范圍,初選DN100流量計,但應(yīng)具體核算DN100流量計在該工況條件下的可測下限流量。核算DN100流量計在該工況條件下的可測下限流量:
由公式(4)及公式(6):
液化氣流量計測量介質(zhì)體積流量公式六
即,流量計在該工況條件下的可測下限流量是37.46m3/h,遠(yuǎn)小于要求的工況下限流量157m3/h,確定選用DN100流量計。
例二:已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時測量介質(zhì)為過熱蒸汽,蒸汽溫度為320℃,壓力為1.5MPa(絕壓),流量范圍為3t/h~25t/h, 試  確定流量計口徑。
步驟一:計算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍,經(jīng)查附表(二),該狀態(tài)下蒸汽的密度為:5.665Kg/m3,由公式(8) :
液化氣流量計測量介質(zhì)體積流量公式八
步驟二:根據(jù)等效參比流量范圍765-6379m3/h,查表(二),比較適合該流量范圍為DN200口徑。

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