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氣體流量計*

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銘宇儀表（淮安）有限公司
2017-08-12 16:23:51
淮安市
江蘇省金湖縣經濟開發區環城西路
952

【簡單介紹】

氣體流量計*的基本原理是卡門渦街原理,即“渦街旋渦分離頻率與流速成正比“。變送器流通本體直徑與儀表的公稱口徑基本相同。如圖一所示,流通本體內插入有一個近似為等腰三角形的柱體,柱體的軸線與被測介質流動方向垂直,底面迎向流體。

【詳細說明】

一、氣體流量計*概述：

氣體流量計*金湖銘宇自控設備有限公司質優價廉服務至上歡迎廣大客戶：
的基本原理是卡門渦街原理,即“渦街旋渦分離頻率與流速成正比”。變送器流通本體直徑與儀表的公稱口徑基本相同。如圖一所示,流通本體內插入有一個近似為等腰三角形的柱體,柱體的軸線與被測介質流動方向垂直,底面迎向流體。

當被測介質流過柱體時,在柱體兩側交替產生旋渦,旋渦不斷產生和分離,在柱體下游便形成了交錯排列的兩列旋渦即“渦街”。理論分析和實驗已證明,旋渦分離的頻率與柱側介質流速成正比。

旋渦交錯分離,在柱體兩側及柱體后面的尾流中產生脈動的壓力,設在柱體內部（或后面）的檢測探頭受到這種微小的脈動壓力的作用,使埋設在探頭內的壓電晶體元件受到交變應力而產生交變電荷信號。該信號經放大器上的電荷變換、放大，濾波限幅和觸發整形處理后，輸出頻率與旋渦分離頻率相同的方波電壓脈沖信號。該信號再送到就地顯示儀，傳感器輸出的每一個脈沖將代表一定體積的被測流體。一段時間內的輸出總脈沖數,將代表這段時間內流過傳感器的流體總體積。

傳感器輸出的電壓脈沖信號送到連于一體的就地顯示儀。就地顯示儀采用微功耗CPU，測量渦街傳感器輸出的頻率信號，根據設定的密度，渦街流量系數進行流量運算，現場液晶顯示瞬時流量和累計流量。

渦街流量計（氣體流量計）的基本原理是卡門渦街原理,即“渦街旋渦分離頻率與流速成正比”。變送器流通本體直徑與儀表的公稱口徑基本相同。如圖一所示,流通本體內插入有一個近似為等腰三角形的柱體,柱體的軸線與被測介質流動方向垂直,底面迎向流體。

當被測介質流過柱體時,在柱體兩側交替產生旋渦,旋渦不斷產生和分離,在柱體下游便形成了交錯排列的兩列旋渦即“渦街”。理論分析和實驗已證明,旋渦分離的頻率與柱側

傳感器輸出的電壓脈沖信號送到連于一體的就地顯示儀。就地顯示儀采用微功耗CPU，測量渦街傳感器輸出的頻率信號，根據設定的密度，渦街流量系數進行流量運算，現場液晶顯示瞬時流量和累計流量。
二、產品優勢：

蒸汽流量計
▲不受溫度、壓力的影響，同時不易堵，不易卡，不易結垢，耐高溫、高壓。
▲安全防爆，適用于惡劣環境。
▲無可動部件、無空洞縫隙設計，產品無磨損、耐臟污，無需機械維修，使用壽命長。
▲采用微功耗高新技術，電池供電的現場顯示型流量計，可不斷電運行兩年以上。
▲穩壓補償一體化設計。
▲電流輸出均為電隔離型，具有良好的共模干擾抑制能力。
▲同時顯示流量值與累計流量值，不必輪流切換。
▲采用抗振探頭，有效消除外界振動影響。
▲電路采用表面貼裝工藝，結構緊湊，可靠性高。
▲采用分體式信號轉換器，電纜z長10米。
▲量程比寬達20:1。：柏
▲整體結構設計合理，動態測量范圍寬，壓力損失小。
▲分體式渦街流量計采用不銹鋼材質，可適用于腐蝕性介質的測量。
▲現場液晶顯示，脈沖、4-20mA輸出或485通訊，可與工業自動化系統連接。

渦街流量計產品應用：渦街流量計廣泛適用于石油、化工、冶金、熱力、紡織、造紙等行業對過熱蒸汽、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.

三、技術參數：

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協議供貨），DN250-DN300 1.6（>1.6協議供貨）
介質溫度（℃）	壓電式：-40～150，-40～260，-40～330；電容式： -40～400，-40～500（協議訂貨）
本體材料	1Cr18Ni9Ti，（其它材料協議供貨）
允許振動加速度	壓電式:0.2g 電容式:1.0～2.0g
準確度	±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	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.

四、氣體流量計產品選型：

型譜							說明
MYLUGB							渦街流量儀表
檢測	B						壓電式傳感器
方式	E						電容式傳感器
連接方式		1	僅對滿管型				法蘭連接型
		2	僅對滿管型				法蘭卡裝型
		3	僅對插入型				簡易插入型
		4	僅對插入型				球閥插入型
測量介質			2				液體
			3				氣體
			4				蒸汽
公稱通徑				2			DN25
				…			… 單位：mm
				30			DN300
使用環境					P		普通型
使用環境					B		防爆型
輸出信號						1	脈沖輸出
						2	4～20mA電流輸出，液晶顯示
						3	RS-485通訊
						4	電池供電，不帶溫度、壓力補償
						5	溫壓補償一體，4～20mA電流輸出型
						6	溫壓補償一體，電池供電型

五、氣體流量計安裝示意圖：

1. 工作原理
在流體中設置旋渦發生體（阻流體），從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖1所示。旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。設旋渦的發生頻率為f，被測介質來流的平均速度為U，旋渦發生體迎面寬度為d，表體通徑為D，根據卡曼渦街原理，有如下關系式
f=SrU1/d=SrU/md 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）
式中　　U1--旋渦發生體兩側平均流速，m/s；
Sr--斯勞哈爾數；
m--旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比

圖1 卡曼渦街

管道內體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr 　　　　　　　　　　　　　　　　（2）
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 　　　　　　　　　　　　　　　　（3）
式中 K--流量計的儀表系數，脈沖數/m3（P/m3）。
K除與旋渦發生體、管道的幾何尺寸有關外，還與斯勞哈爾數有關。斯勞哈爾數為無量綱參數，它與旋渦發生體形狀及雷諾數有關，圖2所示為圓柱狀旋渦發生體的斯勞哈爾數與管道雷諾數的關系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內，Sr可視為常數，這是儀表正常工作范圍。當測量氣體流量時，VSF的流量計算式為
（4）

圖2 斯勞哈爾數與雷諾數關系曲線

式中 qVn，qV--分別為標準狀態下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；
Pn，P--分別為標準狀態下和工況下的壓力，Pa；
Tn，T--分別為標準狀態下和工況下的熱力學溫度，K；
Zn，Z--分別為標準狀態下和工況下氣體壓縮系數。
由上式可見，VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量，這時流量計的輸出信號應同時監測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。
2. 結構
VSF由傳感器和轉換器兩部分組成，如圖3所示。傳感器包括旋渦發生體（阻流體）、檢測元件、儀表表體等；轉換器包括前置放大器、濾波整形電路、D／A轉換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護罩等。近年來智能式流量計還把微處理器、顯示通訊及其他功能模塊亦裝在轉換器內。

圖3 渦街流量計

例二：已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時

測量介質為過熱蒸汽，蒸汽溫度為320℃，壓力為1.5MPa（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，經查附表（二）,該狀態下蒸汽的密度為:5.665Kg/m3,由公式（8） :

765（m3/h）

6379（m3/h）

步驟二：根據等效參比流量范圍765-6379m3/h，查表（二），比較適合該流量范圍為DN200口徑。


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