蒸汽流量表

*；魏小峰

簡介

蒸汽主要用孔板、渦街流量計等來測量，其中以渦街流量計更為常見，其主要用于工業管道介質流體的流量測量，如氣體、液體、蒸氣等多種介質。其點是壓力損失小，量程范圍大，精度，在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。無可動機械零件，因此可靠性，維護量小。儀表參數能長期穩定。渦街流量計采用壓電應力式傳感器,可靠性，可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內工作。有模擬信號,也有數字脈沖信號輸出，容易與計算機等數字系統配套使用，是一種比較、理想的測量儀器。

蒸汽流量表主要點

1、表體中同時集成溫壓補償補償功能，可測量流體的體積流量或質量流量。

2、 全智能化、數字化電路設計，可自動補償被測流體密度或標況體積計算。

3、 全新的數字濾波和修正功能使流量測量更加精準可靠。

4、 電池供電型無需外接電源既可連續工作兩年以上。

5、 全新點陣漢字液晶顯示，使用操作更方便。

根據渦街流量計系列之壓縮空氣流量計的結構點，分類為一體式壓縮空氣計量表和分體式壓縮空氣計量表兩種。

一體式壓縮空氣計量表是集流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和顯示儀于一體的壓縮空氣流量計，具有智能溫度、壓力補償功能，自帶3.6V能電池或24VDC（通常在需要脈沖信號輸出、二線制4～20mADC輸出或RS485通訊時采用）供電，就地液晶顯示介質溫度（℃）、工作壓力（MPa）、瞬時標況體積流量（Nm3/h）和累計標況體積流量（Nm3）。

分體式壓縮空氣流量計由流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和智能流量顯示積算儀四部分組成，具有智能溫度、壓力補償功能，由智能流量顯示積算儀遠程顯示介質溫度（℃）、工作壓力（MPa）、瞬時標況體積流量（Nm3/h）和累計標況體積流量（Nm3）。

當只要求測量工況體積流量時（我們將其定義為簡配型，通常適用于介質溫度和工作壓力基本恒定的場合），無論是一體式還是分體式，均不具有智能溫度、壓力補償功能，也無溫度傳感器和壓力傳感器的配置，此時只顯示瞬時工況體積流量（m3/h）和累計工況體積流量（m3）。

我公司生產的壓縮空氣流量計可應用的場合：

蒸汽流量表測量范圍：

為了方便選型，我們將壓縮空氣的工況體積流量簡單的定義為工作狀況（實際介質溫度和工作壓力）下的體積流量，而將標況體積流量簡單的定義為狀況（介質溫度為20℃、工作壓力為1個大氣壓）下的體積流量。

我公司生產的蒸汽流量計的設計點

1、雙排液晶同時顯示累計流量和瞬時流量;

2、內部鋰電池供電,無需外部電源;

3、微功耗設計,兩節+3v鋰電池可連續工作一年半以上;

4、傳感器內無可動部件，結構簡單而牢固，壓損小、維擴量小、使用壽命長。

5、精度等：液體，指示值的±1.0;氣體，指示值的±1.0;蒸汽，指示值的±1.5。

6、輸出信號：a.oc門脈沖輸出;　b.電流4-20ma(兩線制/三線制)。

7、電源電壓：+24vdc(需要信號輸出時提供)。

8、介質溫度： 普通型a.-40℃～+130℃;b.-10℃～+250℃;

蒸汽流量表工作原理與結構

在流體管道中，垂直插入—個柱形阻擋物，在其后部（相對于流體流向）兩側就會交替地產生旋渦。隨著流體向下游流動形成旋渦列，我們稱之為卡門渦街。我們把產生旋渦的柱形阻擋物定義為旋渦發生體。實驗證明，在一定條件下旋渦的分離頻率與流體的流速成線性關系。因而，只要檢測出旋渦分離的頻率，即可計算出管道體的流速或流量。

蒸汽流量表主要技術參數

它的整體結構設計合理，動態測量范圍寬，壓力損失小；儀表主體可采用不銹鋼材質制造，適用于腐蝕性介質的測量；儀表無可動部件，安裝維護簡單；

口徑：DN15～DN3000mm

公稱壓力：0.6～42MPa

工況溫度：-180～+500℃

精度：±0.2～±1.5FS

量 程 比：1：10

殼體：碳鋼；不銹鋼（或按用戶要求提供）（襯氟）

供電方式：內置3.6VDC鋰電池（兩年換一次）；外供24VDC（可選）

輸出信號：4～20mA二線制；脈沖0～1000HZ；RS232/RS485（或按用戶要求協商提供）

防護等：IP65 IP67

防爆標志：本安型ExiallCT4；隔爆型ExdllCT4

執行：企標Q/BET05-06

表頭顯示：累積流量；瞬時流量；工況溫度；工況壓力（溫壓補償式才有）；棒狀滿量程百分比；故障自檢

公稱通徑：卡裝式：DN10～DN300；插入式：DN350～DN1000； 法蘭式：DN10～DN300。

蒸汽流量計技術指標及含應用范圍

準確度：±0.5
重復性：±0.1
量程比：10:1~15:1
直管段要求：上游1～3D  下游0～1D
雷諾數：8000～1×107
適用管徑：DN15～DN3000
溫度：－50℃～550℃
公稱壓力：0～30MPa
 

蒸汽流量表越的性能是如何實現的
（1）對流體的均速作用

流體在管道中流動實際上是這樣一種狀態，當流體流動不受阻礙和干擾達到充公發展狀態時，其速度分布為：越靠近管道中心流速越快，在中心處達到快、越靠近管壁流速越慢，在管壁處接近零。大多數流量儀表測量流量涉及到流速時，由于無法改變這種快慢不均的狀態，只能忽略管道中流速有快慢之分的實際情況而假設流速是均等的。而 塔型（形）流量計由于錐形體處在管道中心，它直接把流體從速流動的中心部位分開，使流速快的流體分別向四周流速慢的流體靠攏并拉動它們混合一起流動，這種快慢混合的結果就是：原本流速快慢的差別消失了，流體變成了真正的均勻流動。流體流速被均勻化所帶來的處就是：測量信號真實反映了被測流體的實際值，并使得在低流速時 塔型（形）流量計前后仍能產生足夠準確的差壓，隨著流速的降低，這種作用更加顯著，而這種情況對于傳統的差壓式儀可能早已不能測量了

（2）具有很的抗干擾（旋渦流）能力

大家都知道流體流動遇到阻擋物時會產生“旋渦流”，這就是著名的“卡曼旋渦”現象，渦街流量計就是基于這個原理工作的。同樣道理象孔板、錐開體等節流件在管道中也是阻擋物，在節流件后部除了產生靜壓力外然也會產生旋渦流。然面這個旋渦流對于渦街流量計來講是有用的信號對于差壓式儀表來講卻是有寄存器的干擾，見（圖4）。這個干擾在節流件下流（負壓端）會產生“信號跳動“現象，它會嚴重干擾正常信號的測量。塔形的結構是邊壁節流，節流件后部產生干擾流的分布是等量相反（對稱分布）而相互抵消，因此使干擾程度大大減輕。而孔板等傳統節流件是中心節流，產生的干擾流方向直接指向取壓口，嚴重干擾了測量信號，別是小流量時干擾甚至大于測量信號而無法正常工作。經過大量的試驗和科學檢測證明：

 

（3）對流體的整流功能
絕大多數流量儀表要求足夠長的前后直管段，目的就是為了使流體流動狀態成為充分發展管流以復現實驗條件下的流動狀態。然而這種苛刻的要求常常由于復雜的現場（如各種閥門、彎頭、縮徑、擴徑、泵等）而不能滿足，所帶來的結果然是測量誤差的增大。因此，絕大多數流量儀表很難在不滿足直管段條件下取得準確的測量值。
而塔型（形）流量計卻不同，由于它邊避節流的結構，使得流體在遇到V形節流件時，被迫按照“管壁與節流件之間由寬逐漸變窄的狹長通道”內流動，該通道可以等效為一個管式整流器，經過這個通道后，各種干擾流的變化為：不規范流動——被迫在規定的通道流動——變成規范流動。因此它能夠對上游處因各種外界因素引起的不規則的流動畸變自動進行矯正整流，從而使達到測量區的流動形成了規則的流動。因此只需極短的直管段也能取得準確的測量值，由此大大減輕了用戶的工作量和投資，這是大多數流量儀表無法相比擬的。

（4）節流件耐磨損的點
我們都知道節流式差壓儀表的測量精度是靠它的“幾何尺寸”的，這一點塔形與孔板是一樣的。但是由于孔板測量關鍵部位易磨損，它的測量誤差隨著使用時間在緩慢變大。而從 塔型（形）流量計的節流件結構可以看出：其關鍵的節流邊緣是處在節流件后部的鈍角，并順著流體方向。當流體流過節流件表面和管壁間的通道時，會形成“邊界層效應”，該效應會使流體到達測量部位前，逐漸離開了節流邊緣一個微小的距離，這樣就使被測流體不與節流件關鍵部位接觸，因此就不可能有磨損情況發生，其關鍵部位的幾何尺寸（β值）就能保持長期不變。所以不用重復標定也能長期穩定工作。

（5）自清潔功能

如前所述，由于流體在靠近管壁處的流速變慢極容易使臟污物等沉淀或附著在管壁上，對于孔板等傳統差壓儀表還會在前面堆積。那么流體在塔形流量計流動時會是一種怎樣的情況？當流體進入測量管并流過節流件四周的通道時，由于該通道是管壁與節流件間形成的由寬逐漸變窄的通道，它博士流體流動速度于管道其他部位并逐漸加快，在到達節流件測量的關鍵部位時流速快，從而對管壁、節流件表面附近形成了吹掃沖刷作用，臟污雜物不可能在這里停留或附著，所以不會產生臟污的積垢，更不存積垢死角。 塔型（形）流量計這一獨的吹掃式設計，決定了它用在爐煤氣、焦爐煤氣等臟污流體測量中，不會使粉塵、焦油等臟物在節流件和管壁附近堆積，附著及堵塞取壓孔.

（6）大防堵功能的技術

上述介紹的塔形流量計的自清潔功能，當流體屬于臟型或含有大量粉塵雜質時，常規的V 型（形）流量計有時也不能解決，國內外實際使用中，時有發生因堵塞取壓孔而導致測量失敗的事例。為此飛龍公司經過一年多的試驗已于去年研制成功三項具有中國獨立知識產權的技術產品：
具有可控加熱的 塔型（形）流量計；具有噴涂材料涂層的 塔型（形）流量計；具有多孔取壓的 塔型（形）流量計；于爐、焦爐煤氣等臟污流體流量的測量。加油極的防堵功能，該產品目前在國內都處于地位。已出口“南非MITTAL STEEL NEWSASTLE 2號焦爐”項目。

（7）在設計計算上比節流件準確對這個問題下面以計算孔板為例來說明。在孔板計算中用戶須把管道直徑“D”值提供給計算者，D參數是設計孔板的一個重要數據，因此中對它有嚴格的規定：要求在節流件前（0～0.5）D長度上，至少取3個截面測出12個數據，然后取其平均值作為D值來計算孔板。然而這個規定在實際中很難做到，因為大多數情況都是在原有的工藝管道上后安裝 塔型（形）流量計，不可能為了測量D值而停車割開管道，大多數習慣上都是以公稱直徑報給設計者（除非連同直管段一道購買加工）。我們知道管道的尺寸通常是以公稱值來標注的，而鋼管產品是按外徑和壁厚系列組織生產的。不同的壁厚可以導致同一系列的鋼管直徑相差大達十毫米之多，以這樣不準確D值來計算節流件，其結果就是“假值真算”，再的計算軟件算出來結果也是不會準確的。

塔型（形）流量計，是把測量管和連接法蘭整體焊接在一起的一個產品，雖然D值的要求也很嚴格，但是這個工作是由儀表制造廠家來做的。測量管是在制造廠進行準確測量或者進行機械加工來達到所要求數值，根本不需要用戶再為管道的D值是否而為難，用戶只要把管道的壁厚系列提供給儀表廠以便選配同系列的測量管就可以。由于塔形流量可以把D值控制的非常，從而避免了孔板等差壓式儀表因D值不準確而帶來的計算上的誤差。

（8）壓力損失小

塔型（形）流量計的結構點是流線型節流件，采用“逐漸節流方式”工作，不同于孔板等傳統差壓式儀表“突然節流”的工作方式，所以它的壓力損失小，約是孔板的1/3。因此對于那些“低壓力、大流量”流體測量來講，比傳統差壓式儀表有很大的越性。
（9）流量計的檢定

流量計的檢定執行中華人民共和國檢定規程：JJG640-1994“差壓式流量計檢定規程”。
 

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