摘要:蒸气流量计是专门为蒸气的使用量而量身打造的一款蒸气流量计,目前可以测量蒸气的流量计种类有很多种样式,但使用较广泛的有V锥流量计、金属转子流量计、涡街流量计等。

一、蒸气流量计的用途

蒸汽流量计是用来测量封闭管道中气体的体积流量和总量的一种流量计仪表,它具有防爆功能,在爆炸危险环境中使用也毫无问题。它的应用领域广泛,可用于工矿企业、油田、气田、冶金电力、煤气等部门。另外,它具有 小流量值低、流量范围度大、不需现场调试、完整的通径系统、结构简单、使用寿命长、磨损率低,使用寿命长、便于携带、安装方便、操作简单等特点。

二、蒸气流量计工作原理

蒸气流量计是根据卡门(Karman)涡街原理测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。并可作为流量变送器应用于自动化控制系统中。

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该仪表采用先进的差动技术,配合隔离、屏蔽、滤波等措施,克服了同类产品抗震性差、小信号数据紊乱等问题,并采用了独特的传感器封装技术和防护措施,保证了产品的可靠性。产品有基本型和复合型两种型式,基本型测量单一流量信号;复合型可同时实现温度、压力、流量的测量。每种型式都有整体、分体结构,以适应不同的安装环境。

涡街流量计的测量原理饱和蒸汽流量测量在80年代人们普遍采用标准孔板流量计,但从流量仪表发展状况来看,孔板流量计尽管其历史悠久、应用范围广;人们对它的研究也最充分,试验数据最完善,但用标准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量,它仍存在一些不足之处:其一,压力损失较大;其二,导压管、三组间及连接接头容易泄漏;其三,量程范围小,一般为3比1,对流量波动较大易造成测量值偏低。而涡街流量计具有结构简单,涡街变送器直接安装于管道上,克服了管路泄漏现象。另外,涡街流量计的压力损失较小,量程范围宽,对饱和蒸汽测量量程比可达30比1。因此,随着涡街流量计测量技术的成熟,涡街流量计的使用越来越受到人们的青睐。

涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的,流体在管道中经过涡街流量变送器时,在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡,旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关,可用下式表示:

f=Stv/d

式中:f为旋涡的释放频率,Hz;v为流过旋涡发生体的流体平均速度,m/s;d为旋涡发生体特征宽度,m;St为斯特罗哈数,无量纲,它的数值范围为0.14-0.27。

St是雷诺数的函数,St=f(l/Re)。

当雷诺数Re在102~105范围内,St值约为0.2,因此,在测量中,要尽量满足流体的雷诺数在102~105,旋涡频率f=0.2v/d。

由此可知,通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v,再由式q=vA可以求出流量q,其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。

三、蒸气流量计如何选型

1.蒸汽流量计用于总量计量特别是贸易结算场合,推荐采用脉冲信号输出的10VME流量传感器而不是采用10VTE流量变送器

原因:蒸汽流量计流量传感器输出的脉冲信号直接与漩涡分离频率相对应,具有的累计精度。脉冲信号传输效果较好,同时价格比流量变送器低廉。流量变送器是模拟信号输出,满量程精度,累计精度差,不适于总量计量用途。

2.一般情况下,推荐采用法兰卡装式蒸汽流量计。它比法兰连接式流量计结构更紧凑,价格也比较低。

3.在爆炸危险现场,应采用防爆型蒸汽流量计。由于隔爆型仪表不准用于0类危险场所,同时隔爆型仪表不允许在现场带点打开外壳进行电路调整,所以强烈建议用户尽量采用本安型防爆涡街流量计。只用在特殊情况下才考虑选用隔爆型蒸汽流量表。

4.要慎重选用DIN/ANSI标准的蒸汽流量表。DIN/ANSI仪表的实际口径与GB国际管道内径不一致,当被测管道是GB国际管道时,如果采用按DIN/ANSI标准制造的流量计,将会遇到安装和使用上的问题。只有管道是DIN/ANSI管道的情况下,才选用DIN/ANSI标准的蒸汽流量表。

5.标准材质1Cr18Ni9Ti可应用于大多数常规介质,包括一些腐蚀性介质和饱和蒸汽,过热蒸汽。非特殊高腐蚀介质不必采用特殊材料,因后者价格昂贵,加工期也长。

四、蒸气流量计种类

1.V锥流量计

是由V锥传感器和差压变送器组合而成的一种差压式流量计,可精确测量宽雷诺数{8*103≤Re≤5*107}范围内各种介质的流量。

其测量理论是:由于实际流体都具有粘性,不是理想流体,当其在管道中流动时,在充分发展馆内流动的前提下,具有层流和紊流两种流动状态。根据连续流动的流体能量守恒原理和伯努利方程对于以层流状态流动的流体,其流速分布是以管道中心线为对称的一个抛物面,流体通过一定管道的压力降与流量成正比。

V型传感器是在测量管中安装与管道中心线同轴的V锥。该传感器的测量管和V锥是经过设计、精密加工的。流体在测量管内流经V锥时,在V锥前重新形成流态局部收缩,流速增大,静压下降,在V锥前后产生压差△P,在上游管壁(流体收缩前)处测得高压(静压)PH,在V锥朝下游断面的中心轴处开取压口去的低压PL(静压)

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2.金属转子流量计

MR金属管浮子流量计(也称金属管转子流量计)是工业自动化过程控制中常用的一种变面积流量测量仪表。它具有体积小,检测范围大,使用方便等特点。它可用来测量液体、气体以及蒸汽的流量,特别适宜低流速小流量的介质流量测量。

MR系列智能金属管浮子流量计有就地显示型和智能远传型,带有指针显示瞬间/累积流量液晶显示,上、下限报警输出,累积脉冲输出,批次控制,标准的二线制4-20mA电流输出等多种形式,为用户使用提供了非常广阔的选择空间。另外该仪表采用Motorola公司先进的微处理中央芯片及高质量工业化组件,保证了流量计在各种应用场所的优良性能。

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3.涡街流量计

BVT系列涡街流量变送器,主要用于工业管道流体介质的流量测量,如气体、液体、蒸汽等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表常数能长期稳定。插入式仪表在管道在插入口安装,球阀则可进行不断流装卸。本仪表采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃至+300℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表。

结束语:测量蒸气流量时,需要根据测量的流量范围来选型,蒸气流量计结构简单而牢固,无可动部件,可靠性高,长期运行十分可靠。 安装简单,维护十分方便。 检测传感器不直接接触被测介质,性能稳定,寿命长。 输出是与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移,精度高。 测量范围宽,量程比可达1:10。 压力损失较小,运行费用低,更具节能意义。


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