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 涡街流量计技术特点与应用
发布时间:2018-05-28

摘要:本文介绍了LUGB涡街流量计的结构及工作原理,重点从仪表选型,流量换算等在工业生产中的应用做了详细论述。
  随着现代测量技术的飞速发展,各种类型流量计层出不穷,测量精度不断提高,使用范围扩大,安装维护日益简单。本文推出的LUGB涡街流量计以其测量范围广,测量精度高,广泛应用于工业生产中的水、蒸汽、压缩空气等介质的测量。本文从仪表结构、工作原理、现场应用等方面论述了该类仪表的技术特点和应用。
1结构组成及工作原理
涡街流量计组成图
如图1所示:涡街流量计由涡街发生体(三角柱)、检测头、表体、连接支柱、检测放大器等组成。
  LUGB型涡街流量传感器是应用卡门涡街原理和现代电子技术设计制造的一种流量传感器。适用于各行业的液体、气体、蒸汽流量的计量,并且可测量含有杂质、微小颗粒的混浊液体。
  当被测流体流经漩涡发生体时,在发生体的后部两侧交替产生两列漩涡,形成“涡街”如图2所示。该漩涡的发生频率与流体的速度成正比,在一定的条件下符合下式:

式中:f:漩涡发生频率St:斯特劳哈尔数
V:流速d:漩涡发生体的宽度
  漩涡在漩涡发生体后部产生交替变化的脉动压力,由压电信号传感器将其转换为电信号,经过变送器处理后变换成为脉冲或标准信号输出。
2技术特点
(1)流量测量范围广,计量精度高,压力损失小。公称直径DN10~DN500。
(2)结构简单、无转动部件、工作可靠、耐久性好、寿命长。
(3)计量精度不受流体压力、粘度、密度的影响。广泛应用与工业测量,精度等级达到0.5级。
(4)抗环境震动性强。可测温度最高可达+380℃。
(5)信号输出电流+-4~20mA,脉冲信号,HART协议等,使用范围广。
(6)适用于气体、液体、蒸汽等介质。
3流量计的应用
传感器选型主要考虑仪表口径的选择和仪表功能以及仪表压力损失。
3.1仪表口径的选择
  仪表的口径不同,其测量范围不同,而每一种口径其测量范围又随被测介质种类和工况温度、压力变化而变化。选定仪表口径,可按被测介质种类和工况温度及压力下的流量,通过查表方法选择仪表口径,对于过热蒸汽的流量范围可通过查表,查出被测介质密度,再从表中查出相近密度下的流量范围。
对于密度值在表中处于两值之间的可按比例计算。
几种流量换算公式:
(1)标准状态下的体积流量Qn换成工况状态下的体积流量Qv:

式中:ρn-标准状态下的密度,(kg/m3)
Qn-标准状态下的体积流量,(m3/h);
QV-工况状态下的体积流量,(m3/h);
t-工况状态下的温度,(℃);
P-工况状态下的压力,(MPa);
ρ0-工况状态下的密度,(㎏/3)。
3.2仪表功能的选择
  仪表输出功能的选择依据于使用要求,一般测量流量选传感器输出是脉冲,供电+24V,当要求有现场显示时,可选带现场显示的传感器,根据系统功能要求还可以选择4~20mA输出或者HART协议输出。
涡街流量计示意图
3.3仪表压力损失的计算
  仪表口径选择以后,可计算该表的压力损失,是否对工艺管线有影响。
公式:ΔP≤1.2ρV
式中:ΔP—传感器的压力损失,Pa;
ρ—流体的密度,kg/m3;
V—管道内流体的平均流速,m/s。
3.4选型举例
  选择原工艺管道内径DN100,介质是空气,表压0.35MPa,温度最高143℃,估计标态流量范围288~3000m3/h,要求仪表有现场显示,并有4~20mA输出给仪表室的二次仪表,现场防爆,仪表精度1级。
解:将标态流量范围换成工况下流量即0.45MPa绝压下的流量范围,利用公式


  查表在ρ=3.6kg/m3,DN100时,工况流量范围是100~2000(m3/h)如按ρ=3.78kg/m3计算下限流量更能满足Qvmin=123.44m3/h,故选DN100传感器,满度Q工况max=1286m3/h(或标态Qmax=3000m3/h)。
4仪表参数的设定与调试
4.1计算公式:
(1)瞬时流量F=Fr(频率)×3600/K(流量系数)
(2)累积流量=瞬时量对时间积分
注:瞬时流量单位为:立方米/小时;流量系数:脉冲数/立方米。
4.2转换板上显示屏按如下格式设定各项参数:
在显示仪面板上从左到右有如下三只按键:
位置:左键中键右键
运行:累积瞬时内容
设定:移位翻字确认和翻页
(1)运行状态下
按一下累积键(左键)则显示9位累积量。
按一下瞬时键(中键)则显示瞬时流量。
按一下内容键(右键)则依次显示瞬时流量(F),
频率(Fr),输出电流(PE),流量系数(U),阻尼系数
(Lr),流量上限(FH),流量下限(FL)等。
(2)设定状态下
按一下左键可使需设定字(闪烁字)移位;
按一下中键可使需设定字(闪烁字)改变;
按一下右键可确认本页并翻页;
(3)设定方法
先按下右键,再同时按下中键则进入设定状态,这时显示屏出现流量系数(U)的闪烁字,由此可通过左键的移位,中键对闪烁字的改变,右键的确认和翻页来依次完成流量系数(U)、阻尼系数(Lr)、流量上限(FH)、流量下限(FL)的设定。例如设定流量系数为123.45,首先进入设定状态,这时显示器显示U-×××××,且第一位在闪动,按动中键使第一位显示1,接着按一下左键(移至第二位,此时第二位闪动),按中键使第二位显示2,依次类推,直至最后一位设定完成,确认设定数字无误后,按下右键进行确认,同时显示进入下一参数设定,当所有参数设定完成后,按右键,同时按下中键就可退出设定状态,进入显示状态。
注意:设定时出现的Hr-52390为内部参量,无需调整。
4.3累积量清零:设定状态下显示屏显示Un,输入数值4321.00进行确认即可累积量清零。
4.4阻尼系数设定的范围:1~9的整数,设其他数无效。代表阻尼时间1~9秒。
4.5现场调零
传感器一般不需调零,但工况现场条件变化时(如振动、强电磁场的干扰),需对灵敏度进行调整。
传感器接通电源,工艺管道中充满介质,关闭传感器下游阀门(无条件关下游阀门时,也可关上上游阀门),先将灵敏度电位器顺时针调到头,此时传感器已有干扰输出信号,然后再慢慢的逆时针调整灵敏度电位器直到刚好无输出即可,打开阀门仪表应正常工作。
灵敏度电位器的作用主要是调节放大器脉冲输出的触发电压。灵敏度越高,触发电压越低,抗干扰能力越差,但流量可测范围越大;灵敏度越低,触发电压越高,抗干扰的能力越强,但可测流量范围越小。
5常见故障及排除
5.1传感器已供电,管内有流量,但无脉冲或电流输出或无显示
(1)查看接线是否正确,有无断线。
(2)表体安装方向是否错误。
(3)流量是否过小。
5.2管内无流量,供电后有脉冲或电流输出,或有显示值
(1)仪表接地不良引入干扰。
(2)其它强电设备干扰。
(3)管道机械震动过高引入干扰。
(4)灵敏度过高,打开线路板腔端盖,逆时针慢调
灵敏度电位器,直至无输出。
5.3当管内介质的流量可测下限并且流量稳定,但显示变化太大,不稳定
(1)管道震动过强引入干扰。
(2)传感器接地不良引入干扰。
(3)提高灵敏度,顺时针慢调灵敏度电位器。
6结束语
  LUGB涡街流量计适用于工业生产中水、蒸汽、压缩空气及其他多种液体、气体等介质的流量测量,不仅使用范围广、测量精度高、并且安装维护方面简单,通过合理的选型应用,为企业的生产经营节能减排提供可靠的保障。

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