渦街流量計產(chǎn)品的種類和適用范圍
- CPLUGB/E系列滿管型液體渦街流量計
- CPLUGB/E系列插入型液體渦街流量計
CPLUGB/E型廣泛適用于石油、化工、冶金、熱力、紡織、造紙等行業(yè)對過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體(氧氣、氮氣、氫氣、天然氣、煤氣等) 、水和液體（如：水、汽油、酒精、苯類等）的計量和控制.
渦街流量計工作原理
在流體中設置非流線型旋渦發(fā)生體（阻流體），則從旋渦發(fā)生體兩側交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼旋渦，如圖(一)所示。
圖(一)
在旋渦發(fā)生體下游形成交替有規(guī)律的旋渦列。設旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質來流的平均速度為V，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關系式:
f=StV/d 公式(1)
式中：
f－發(fā)生體一側產(chǎn)生的卡門旋渦頻率HZ
St－斯特勞哈爾數(shù)（無量綱數(shù)）
V－流體的平均流速 (m/s)
d－旋渦發(fā)生體的寬度 (m)
由此可見，通過測量卡曼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）表示斯特勞哈爾數(shù)（St）與雷諾數(shù)（Re）的關系。
圖（二）
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＝3600f/Q（1/m³） 公式（2）
式中：K＝儀表常數(shù)（m-3）。
f＝脈沖個數(shù)
Q＝體積流量（m³）
渦街流量計技術指標表
公稱通徑(mm) | 15、20、25，40，50，65，80，100，125，150，200，250，300，(300～1000插入式) |
公稱壓力(MPa) | DN15-DN200 4.0(>4.0協(xié)議供貨)，DN250-DN300 1.6(>1.6協(xié)議供貨) |
介質溫度(℃) | 壓電式：-40～150，-40～260，-40～330；電容式： -40～400，-40～500（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；插入式：±2.5%R， |
范圍度 | 1：6～1：30 |
供電電壓 | 傳感器：DC +12V，DC +24V；變送器：DC +12V ，DC +24V；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標準 Cd≤2.4 |
防爆標志 | 本安型：ExdⅡia CT2-T5隔爆型：ExdⅡCT2-T5 |
防護等級 | 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 | 氣體、液體、蒸汽 |
傳輸距離 | 三線制脈沖輸出型：≤300m，兩線制標準電流輸出型 (4～20mA) ≤1500m；負載電阻≤750Ω； RS485/HART≤1200m. |
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渦街流量計儀表口徑的確定和安裝設計
儀表選型是儀表應用中非常重要的工作,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產(chǎn)品時,請仔細閱讀本節(jié)資料,認真核對流體的工藝參數(shù)并隨時可與我公司的銷售或部門，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，用于不同介質時，它的測量范圍也是不一樣的。實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：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）被測介質的名稱、組份
（2）工作狀態(tài)的zui小、常用、zui大流量
（3）介質的zui低、常用、zui高壓力和溫度
（4）工作狀態(tài)下介質的粘度
表(二) 參比條件下渦街流量傳感器工況流量范圍表 注：表中(300)～(1000)口徑為插入式
儀表口徑 (mm) | 液體 | 氣體 | ||
測量范圍 (m3/h) | 輸出頻率范圍 (Hz) | 測量范圍 (m3/h) | 輸出頻率范圍 (Hz) | |
15 | 0.3～5 | 35～600 | 2.2～20 | 260～2000 |
20 | 0.6～10 | 29～420 | 4～40 | 210～1900 |
25 | 1.2～16 | 25～336
| 8.8～70 | 190～1140 |
32 | 1.8～20 | 18～264 | 10～150 | 156～1080 |
40 | 2～40 | 10～200 | 27～205 | 140～1040 |
50 | 3～60 | 8～160 | 35～380 | 94～1020 |
65 | 4～85 | 6～120 | 60～600 | 94～940 |
80 | 6.5～130 | 4.1～82 | 86～1100 | 55～690 |
100 | 12～220 | 4.7～69 | 133～1700 | 42～536 |
125 | 15～350 | 3.2～57 | 150～2000 | 38～475 |
150 | 20～450 | 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) | 1200～1700 | 5.8～88 | 17000～170000 | 85～880 |
>(1000) | 協(xié)議 |
| 協(xié)議 |
|
表(三) 常用氣體介質的標準狀態(tài)密度（0℃，絕壓P=0.1MPa）
氣體名稱 | 密度(kg/m3) | 氣體名稱 | 密度(kg/m3) |
空氣(干) | 1.2928 | 乙炔 | 1.1717 |
氮氣 | 1.2506 | 乙烯 | 1.2604 |
氧氣 | 1.4289 | 丙烯 | 1.9140 |
氬氣 | 1.7840 | 甲烷 | 0.7167 |
氖氣 | 0.9000 | 乙烷 | 1.3567 |
氨氣 | 0.7710 | 丙烷 | 2.0050 |
氫氣 | 0.08988 | 丁烷 | 2.7030 |
一氧化碳 | 1.97704 | 天然氣 | 0.8280 |
二氧化碳 | 1.3401 | 煤制氣 | 0.8020 |
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：
渦街流量計儀表的安裝設計
儀表的正確安裝是保障儀表正常運行的重要環(huán)節(jié)，若安裝不當，輕則影響儀表的使用精度，重則會影響儀表的使用壽命，甚至會損壞儀表。
- 安裝環(huán)境要求：
- 盡可能避開強電設備、高頻設備、強開關電源設備。儀表的供電電源盡可能與這些設備分離。
- 避開高溫熱源和輻射源的直接影響。若必須安裝，須有隔熱通風措施。
- 避開高濕環(huán)境和強腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝，須有通風措施。
- 渦街流量儀表應盡量避免安裝在振動較強的管道上。若必須安裝，須在其上下游2D處加設管道緊固裝置，并加防振墊，加強抗振效果。
- 儀表安裝在室內(nèi)，安裝在室外應注意防水，特別注意在電氣接口處應將電纜線彎成U形，避免水順著電纜線進入放大器殼內(nèi)。
- 儀表安裝點周圍應該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護。
- 儀表管道安裝要求：
- 渦街流量儀表對安裝點的上下游直管段有一定要求，否則會影響介質在管道中的流場，影響儀表的測量精度。儀表的上下游直管段長度要求見圖(三) DN為儀表公稱口徑 單位:mm
注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游,而應安裝在渦街流量儀表的下游10D處。
- 上、下游配管內(nèi)徑應相同。如有差異，則配管內(nèi)徑Dp與渦街儀表表體內(nèi)徑Db,應滿足以下關系
0.98Db≤Dp≤1.05Db
上、下游配管應與流量儀表表體內(nèi)徑同心，它們之間的不同軸度應小于0.05Db
- 儀表與法蘭之間的密封墊，在安裝時不能凸入管內(nèi)，其內(nèi)徑應比表體內(nèi)徑大1-2mm
- 測壓孔和測溫孔的安裝設計。被測管道需要安裝溫度和壓力變送器時，測壓孔應設置在下游3-5D處，測溫孔應設置在下游6-8D處，見圖（七）。D為儀表公稱口徑，單位：mm
- 儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。
- 測量氣體時，在垂直管道安裝儀表，氣體流向不限。但若管道內(nèi)含少量液體，為了防止液體進入儀表測量管，氣流應自下而上流動，如圖（四）a所示
- 測量液體時，為了保證管內(nèi)充滿液體，所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時，應該保證液體流動方向從下而上。若管道內(nèi)含少量氣體，為了防止氣體進入儀表測量管，儀表應安裝在管線的較低處
如圖（四）b所示
圖（四）
- 測量高溫、低溫介質時，應注意保溫措施。轉換器內(nèi)部（表頭殼體內(nèi)）高溫一般不應超過70℃；低溫易使轉換器內(nèi)部出現(xiàn)凝露，降低印制電路板的絕緣阻抗，影響儀表正常工作。
四）插入式渦街流量儀表安裝步驟：
- 在管道上用氣焊開一個略小于φ100mm的圓孔，并把圓孔周圍毛刺清除干凈，以保證測頭旋轉流利
- 在管道圓孔處焊上廠家提供的法蘭，要求法蘭軸線與管道軸線垂直。
- 將球閥及傳感器安裝在焊接好的法蘭上。
- 調(diào)節(jié)絲杠，使插入深度符合要求（保證測頭中心軸線和管道中心軸線重合），流體流向必須與方向標上的指示箭頭保持*。
- 均勻擰緊壓蓋上的螺絲。(注：壓蓋的松緊程度決定儀表的密封程度和絲杠能否旋動)
- 檢查各環(huán)節(jié)是否完成好，慢慢打開閥門觀察是否有泄漏（需特別注意人身安全）若有泄露請重復步驟5、6。
(五)壓力變送器和Pt100安裝示意圖
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一. 輸出頻率信號的三線制渦街流量儀表配線設計
輸出頻率信號的三線制流量傳感器采用DC24V或DC12V電源供電，一般通過三芯屏蔽電纜線(RWP3×0.5mm)與顯示儀表或計算機相連，屏蔽層應可靠地接到放大器殼的接地螺絲上。屏蔽電纜線的選擇應適合現(xiàn)場環(huán)境要求，另外屏蔽電纜線要與其它強功率電力線分離，不能平行走線。傳感器端子接線見圖（八）
二．輸出標準4~20mA電流信號的兩線制渦街流量儀表配線設計
輸出標準4~20mA電流信號的兩線制變送器采用DC24V電源供電，一般通過兩芯屏蔽電纜線(RWP2×0.5mm)與顯示儀表或計算機相連，屏蔽層應可靠地接到放大器殼的接地螺絲上。屏蔽電纜線的選擇應適合現(xiàn)場環(huán)境要求，另外屏蔽電纜線要與其它強功率電力線分離，不能平行走線。變送器端子接線見圖（九）
三．帶RS-485通訊接口功能的渦街流量儀表配線設計
帶RS-485通訊功能的渦街流量儀表采用DC24V電源供電，與其它設備之間采用四線制傳輸方式。儀表
端子接線見圖（十）
四．防暴型渦街流量儀表配線設計
三線制脈沖輸出型渦街流量儀表與LB978齊納安全柵相連、LUGB/E兩線制標準4~20mA電流輸出型渦街流量儀表與LB987S齊納安全柵相連可構成本質安全型防爆系統(tǒng)，產(chǎn)品防爆標志為Ex ia Ⅱ CT2-T5。
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