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氧气流量计

来源:作者:发表时间:2019-03-06

 

任何具有经典配置的层流流量计的性能始终存在入口效应。这些影响以两种方式表现出来; 首先,它们修改了Poiseuille线性关系的系数,其次引入了非线性误差。通过增加L /(Re D。)来减少这些不需要的效果)非线性效应的比率较大。在传统设计中,该值增加到这些非线性效应可忽略不计的程度。另一个有趣的提示是,通过在管道内的较深位置放置压力水龙头,可以获得完美线性的Poiseuille流量计,但这将导致设备非常长。


氧气流量计概述:

氧气流量计将涡街测量头插入管道特定位置,通过测量该位置的局部流量,根据管道截面流速分布关系,计算出管道内平均流速值。它由转换器、插入杆组件、球阀(根据需求配 )、安装短管(ф100)、涡街测量头等组成。


氧气流量计安装步骤: 

1.在需要安装流量计的管道正上方(水平管道有此要求),割开 一个略小于ф100的孔,去掉毛刺; 

2.将配套的一端带有法兰的短管放在孔的上面,保持短管与管 道垂直,焊接牢固; 

3.放上垫片,插入流量计,法兰连接,若此时有球阀,应先将球阀放在短管上连接好,再打开球阀,插入流量计; 

4.保证流量计前有大于15D和后有5D的直管段(D为管道内径)。 


氧气流量计选型指南:

确定传感器的结构

1、连接方式:法兰卡装式(表体不带法兰)或法兰连接式(表体本身带法兰)。一般建议选用法兰卡装式,因为其结构紧凑,价格低,而且供货周期短。

2、结构类型:一体式结构和分体式结构。一般采用一体式结构,只有在特殊场合下采用分体式结构(如:介质温度高时、环境温度或湿度高时、带现场显示为读数方便时)。

3、显示方式:无现场显示、带现场显示和只带现场显示。现场显示是指在表头上装有液晶显示器,可显示累积流量、瞬时流量等参数。

4、信号输出方式:脉冲信号输出和4~20mA标准电流信号输出。一般情况下建议采用脉冲信号输出,因为脉冲信号直接与漩涡脱落频率相 对应,不需转换,具有*的累计精度;同时,在通常的传输距离内,脉冲信号传输效果较好。标准电流信号输出一般用于与终端或控制系统组成流量测量系统。

5、防爆形式:非防爆型和本安防爆型。如果被测介质是易燃易爆物质或测量环境存在易燃易爆物质,应选用防爆型。


确定氧气流量计的配置

1、密度补偿:

在测量蒸汽的质量流量时,由于其密度随着温度和压力的变化而变化,所以要随时对蒸汽进行补偿,要用铂热电阻和压力变送器与涡街传感器共 同组成质量流量测量系统。无任是测量饱和蒸汽还是过热蒸汽,如果温度和压力比较稳定,为降低设备成本,也可以根据工况状态,用设定固定值的办法补偿密度。 其它介质可根据实际情况组成质量流量测量系统。

2、智能流量积算仪的选择:

只要求显示参数,可选择数码显示或液晶显示的智能流量积算仪;需要追溯历史数据,带有记忆功能,应选用智能流量结算无纸记录仪;测量饱 和蒸汽,应选择带温度自动补偿密度或压力自动补偿密度的流量积算仪;测量过热蒸汽,应选择带温度和压力同时补偿密度的流量积算仪;采用远程通讯,智能流量 积算仪应考虑带有RS485或RS232通讯接口;要求与控制系统组成流量测量系统时,智能流量积算仪应带4~20mA标准电流信号输出接口;

在需要时,应配置后备电源,以便突然停电时仪表能够正常计量。在需要时,应配置仪表箱,将智能流量积算仪放置其中,仪表箱带锁,使智能流量积算仪的设置参数不可随意调整,具有防盗功能,同时,在仪表箱内装有保护电路,起到对智能流量积算仪的保护作用。

3、远程监控:在需要多点计量,分布面积较大,需要实时监测时,可采用GSM/GPRS通讯网络或无线专网远程流量监测系统,实现对各管路流量的实时监测和管理。

4、传感器的口径的确定:传感器的口径不同,其测量范围不同,而每一种口径其测量范围又随着被测介质的种类和工况温度、压力的变化而变化,首先确定介质在工况下。


氧气流量计工作原理
涡街流量计是根据“卡门漩涡”原理制成的新型流量测量仪表。
当一稳定的流体流经有一定长度的直管道时,撞击沉浸在流体中的非线性柱体,在流体的下游会产生漩涡(即卡门漩涡)。
当流体的雷诺数(Re)在一定的范围内,漩涡的发生规律是稳定可靠的,漩涡发生的频率F由公式:F=(St * V)/d 确定
其中,V为流速; d为柱体迎流面的宽度;St为斯特罗哈数。
智能涡街流量计工作原理结构图 
斯特罗哈数是一个无因次参数,下图表示斯特罗哈数与雷诺数的关系,在一定的雷诺数范围内,斯特罗哈数基本上保持不变,这样就可以认为雷诺数在这个范围内卡门漩涡的释放频率与流体的速度成正比。所以由检测出来的频率F就可求得流速V,并由V求得体积流量。
智能涡街流量计雷诺数

 

氧气流量计参数表
公称通径: 
-- 管道式:10、15、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300、350、400、500; 
-- 插入式:DN200-DN3000 
材 质:传感器及壳体:304(1Cr18Ni9Ti);法兰:碳钢、不锈钢(其它材质协议订货) 
被测介质:液体、气体、饱和蒸汽、过热蒸汽 
公称压力:管道式:2.5MPa 插入式:1.6MPa (其它协议订货) 
精度等级:液体1级 气体、蒸汽1.5级 (对插入式仅指测量头精度) 
介质温度:-20~+100℃ ;-20~+280℃ ;-20~+350℃(*500度) 
环境温度:现场液晶式:0~+50℃ ;脉冲信号式:-20~+70℃ 
输出信号: 
-- 1、三线制脉冲:低电平≤1V,高电平≥5V,电源24VDC,防爆型须由安全栅供电。 
-- 2、两线制4-20mA,电源24VDC,防爆型须由安全栅供电。 
-- 3、现场液晶:无输出,5位瞬时流量(m3/h或Kg/h),8位累积流量(m3、Nm3、Kg、T),电源3.6V7.*h锂电池寿命2年;防爆专用电池2节寿命6个月 
-- 4、现场液晶带4-20mA,电源24VDC,防爆型须由安全栅供电 
通讯协议:RS485(Modbus);Hart协议
防爆等级:电池供电:Ex iaⅡBT4;24VDC供电:Ex iaⅡBT5 
氧气流量计液体、气体、饱和蒸汽测量范围表:
智能涡街流量计流量范围表
备注:
1、过热蒸汽流量范围≈饱和蒸汽流量值×(过热蒸汽密度/饱和蒸汽密度);
2、插入式流量计液体流速范围为1-10m/s,气体蒸汽流速范围为3-35m/s;
3、应根据流量选择口径,介质流量必须在流量范围内,否则不能工作,*流量为*流量的30%-80%;
4、如果实际管道口径大于或小于选定的仪表口径,应采用收缩管或扩张管变径,以保证仪表的正常使用;
5、根据被测介质温度,选择相应温度的流量计;根据被测介质及环境要求选择流量计是否防爆;
6、涡街流量计对前后直管段有一定要求,一般为前25倍DN后5倍DN,具体要求见说明书;
7、液体一般不带温度压力补偿,饱和蒸汽应有温度或压力补偿,气体、过热蒸汽应温度和压力同时补偿。

常用气体介质的规范状态密度(0℃,绝压P=0.1MPa)

气体称号 密度(kg/m3) 气体称号 密度(kg/m3)
空气(干) 1.2928 乙炔 1.1717
氮气 1.2506 乙烯 1.2604
氧气 1.4289 丙烯 1.9140
氩气 1.7840 甲烷 0.7167
氖气 0.9000 乙烷 1.3567
氨气 0.7710 丙烷 2.0050
氢气 0.08988 丁烷 2.7030
一氧化碳 1.97704 天然气 0.8280
二氧化碳 1.3401 煤制气 0.8020

氧气流量计流量规模
参比条件下涡街流量传感器工况流量规模表

外表口径
(mm)
液体 气体
丈量规模
(m3/h)
输出频率规模
(Hz)
丈量规模
(m3/h)
输出频率规模
(Hz)
15 0.3-6 10 2.8-12 60
20 0.6-12 10 5-42 60
25 1.2~16 25~336
 
8.8~55 190~1140
40 2~40 10~200 27~205 140~1040
50 3~60 8~160 35~380 94~1020
80 6.5~130 4.1~82 86~1100 55~690
100 15~220 4.7~69 133~1700 42~536
150 30~450 2.8~43 347~4000 33~380
200 45~800 2~31 560~8000 22~315
250 65~1250 1.5~25 890~11000 18~221
300 95~2000 1.2~24 1360~18000 16~213
(300) 100~1500 5.5~87
 
1560~15600 85~880
(400) 180~3000 5.6~87 2750~27000 85~880
(500) 300~4500 5.6~88 4300~43000 85~880
(600) 450~6500 5.7~89 6100~61000 85~880
(800) 750~10000 5.7~88 11000~110000 85~880
(1000) 1200~17000 5.8~88 17000~170000 85~880
>(1000) 协议
 
协议
 

氧气流量计外表的设备规划
外表的准确设备是确保外表正常运转的重要环节,若设备不妥,轻则影响外表的运用精度,重则会影响外表的运用寿命,甚至会损坏外表。
设备环境需求:

  1. 尽可能避开强电设备、高频设备、强开关电源设备。外表的供电电源尽可能与这些设备别离。

  2. 避开高温热源和辐射源的直接影响。若有必要设备,须有隔热通风办法。

  3. 避开高湿环境和强腐蚀气体环境。若有必要设备,须有通风办法。

  4. 涡街流量外表应尽量避免设备在振荡较强的管道上。若有必要设备,须在其上下流2D处加设管道紧固设备,并加防振垫,加强抗振作用。

  5. 外表*设备在室内,设备在室外应留意防水,特别留意在电气接口处应将电缆线弯成U形,避免水顺着电缆线进入放大器壳内。

  6. 外表设备点周围应当留有较富余的空间,以便设备接线和定时保护。

  • 外表管道设备需求

  1. 涡街流量外表对设备点的上下流直管段有必定需求,否则会影响介质在管道中的流场,影响外表的丈量精度。外表的上下流直管段长度需求见图(三)

注:调理阀尽可能不设备在涡街流量外表的上游,而应设备在涡街流量外表的下流10D处。
2. 上、下流配管内径应一样。如有区别,则配管内径Dp与涡街外表表体内径Db,应满意以下联系
0.98Db≤Dp≤1.05Db
上、下流配管应与流量外表表体内径同心,它们之间的不一样轴度应小于0.05Db
3. 外表与法兰之间的密封垫,在设备时不能凸入管内,其内径应比表体内径大1-2mm
4. 测压孔和测温孔的设备规划。被测管道需求设备温度和压力变送器时,测压孔应设置在下流3-5D处,测温孔应设置在下流6-8D处,见图(七)。D为外表工称口径,单位:mm
5. 外表在在管道上能够水平、笔直或歪斜设备。
6. 丈量气体时,在笔直管道设备外表,气体流向不限。但若管道内含少数液体,为了避免液体进入外表丈量管,气流应自下而上活动,如图(四)a所示
7. 丈量液体时,为了确保管内充满液体,所以在笔直或歪斜管道设备外表时,应当确保液体活动方向从下而上。若管道内含少数气体,为了避免气体进入外表丈量管,外表应设备在管线的较低处.
 

8. 丈量高温、低温介质时,应留意保温办法。转换器内部(表头壳体内)高温通常不该超过70℃;低温易使转换器内部出现凝露,下降印制电路板的绝缘阻抗,影响外表正常作业。

氧气流量计型号选择及说明:

型号 基本代码 说    明
MAT-LUGB
 
  应力式涡街变送器基本型号
连接方式 -1
 
  法兰式
-2
 
  法兰卡装式
-3
 
  插入式
       被测介质 2
 
  液体
3
 
  气体

 
  饱和蒸汽
4G
 
  过热蒸汽
5
 
  热水
                      通径标志 - x x x
 
  详见公称通径表
                                      输出信号 - 0
 
  无信号输出
- 3
 
  三线至脉冲
- 4
 
  二线制4~20mA

                                                      表头指示

N
 
  无指示表头
B
 
  双排液晶显示器智能表头(瞬时、积累流量)

                                                                      配接电源

x
 
  12V   DC (仅配三线制脉冲输出) 
y
 
  24V   DC
z
 
  电池(仅配智能数显表头B)

                                                                                       表体材料 

- C
 
  OCr18Ni12Mo2Ti  (316)
- D
 
  1Cr18Ni9Ti  (304)
                                                                                                               压力 1
 
  1.6MPa   (DN65-200)
2
 
  2.5MPa   (DN15-50)
3
 
  4.0MPa   (DN15-50)

                                                                                                                           防爆性能

    - N   无
    - Bi   本安防爆型
    - Bd   隔爆型
这里提出的对流量计设计的修改考虑了非线性误差,并试图将它们降低到所需的水平。这将通过沿流动元件管放置几个压力接头来实现,这需要管道直径为几毫米。的大号 /(再d)值将是在传统的设计中使用的一个的十分之一,试图减少大号 / d而靠近保留雷诺数到通向一个层流的非常大值。通过这种方式,设备可以具有合理的长度,同时可以减少所需的管道数量。这种理念的另一个优点是可能会降低沿设备的总压降。
 

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