摘要:蒸汽流量計是專門為蒸汽的使用量而量身打造的一款蒸汽流量計,目前可以測量蒸汽的流量計種類有很多種樣式,但使用較廣泛的有V錐流量計、金屬轉子流量計、渦街流量計等。
一、蒸汽流量計的用途
蒸汽流量計是用來測量封閉管道中氣體的體積流量和總量的一種流量計儀表,它具有防爆功能,在爆炸危險環(huán)境中使用也毫無問題。它的應用領域廣泛,可用于工礦企業(yè)、油田、氣田、冶金電力、煤氣等部門。另外,它具有 小流量值低、流量范圍度大、不需現(xiàn)場調試、完整的通徑系統(tǒng)、結構簡單、使用壽命長、磨損率低,使用壽命長、便于攜帶、安裝方便、操作簡單等特點。
二、蒸汽流量計工作原理
蒸汽流量計是根據卡門(Karman)渦街原理測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標況的體積流量或質量流量的體積流量計。并可作為流量變送器應用于自動化控制系統(tǒng)中。
該儀表采用先進的差動技術,配合隔離、屏蔽、濾波等措施,克服了同類產品抗震性差、小信號數據紊亂等問題,并采用了獨特的傳感器封裝技術和防護措施,保證了產品的可靠性。產品有基本型和復合型兩種型式,基本型測量單一流量信號;復合型可同時實現(xiàn)溫度、壓力、流量的測量。每種型式都有整體、分體結構,以適應不同的安裝環(huán)境。
渦街流量計的測量原理飽和蒸汽流量測量在80年代人們普遍采用標準孔板流量計,但從流量儀表發(fā)展狀況來看,孔板流量計盡管其歷史悠久、應用范圍廣;人們對它的研究也最充分,試驗數據最完善,但用標準孔板流量計來測量飽和蒸汽流量,它仍存在一些不足之處:其一,壓力損失較大;其二,導壓管、三組間及連接接頭容易泄漏;其三,量程范圍小,一般為3比1,對流量波動較大易造成測量值偏低。而渦街流量計具有結構簡單,渦街變送器直接安裝于管道上,克服了管路泄漏現(xiàn)象。另外,渦街流量計的壓力損失較小,量程范圍寬,對飽和蒸汽測量量程比可達30比1。因此,隨著渦街流量計測量技術的成熟,渦街流量計的使用越來越受到人們的青睞。
渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的,流體在管道中經過渦街流量變送器時,在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關,可用下式表示:
f=Stv/d
式中:f為旋渦的釋放頻率,Hz;v為流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度,m/s;d為旋渦發(fā)生體特征寬度,m;St為斯特羅哈數,無量綱,它的數值范圍為0.14-0.27。
St是雷諾數的函數,St=f(l/Re)。
當雷諾數Re在102~105范圍內,St值約為0.2,因此,在測量中,要盡量滿足流體的雷諾數在102~105,旋渦頻率f=0.2v/d。
由此可知,通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v,再由式q=vA可以求出流量q,其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。
三、蒸汽流量計如何選型
1.蒸汽流量計用于總量計量特別是貿易結算場合,推薦采用脈沖信號輸出的10VME流量傳感器而不是采用10VTE流量變送器
原因:蒸汽流量計流量傳感器輸出的脈沖信號直接與漩渦分離頻率相對應,具有的累計精度。脈沖信號傳輸效果較好,同時價格比流量變送器低廉。流量變送器是模擬信號輸出,滿量程精度,累計精度差,不適于總量計量用途。
2.一般情況下,推薦采用法蘭卡裝式蒸汽流量計。它比法蘭連接式流量計結構更緊湊,價格也比較低。
3.在爆炸危險現(xiàn)場,應采用防爆型蒸汽流量計。由于隔爆型儀表不準用于0類危險場所,同時隔爆型儀表不允許在現(xiàn)場帶點打開外殼進行電路調整,所以強烈建議用戶盡量采用本安型防爆渦街流量計。只用在特殊情況下才考慮選用隔爆型蒸汽流量表。
4.要慎重選用DIN/ANSI標準的蒸汽流量表。DIN/ANSI儀表的實際口徑與GB國際管道內徑不一致,當被測管道是GB國際管道時,如果采用按DIN/ANSI標準制造的流量計,將會遇到安裝和使用上的問題。只有管道是DIN/ANSI管道的情況下,才選用DIN/ANSI標準的蒸汽流量表。
5.標準材質1Cr18Ni9Ti可應用于大多數常規(guī)介質,包括一些腐蝕性介質和飽和蒸汽,過熱蒸汽。非特殊高腐蝕介質不必采用特殊材料,因后者價格昂貴,加工期也長。
四、蒸汽流量計種類
1.V錐流量計
是由V錐傳感器和差壓變送器組合而成的一種差壓式流量計,可精確測量寬雷諾數{8*103≤Re≤5*107}范圍內各種介質的流量。
其測量理論是:由于實際流體都具有粘性,不是理想流體,當其在管道中流動時,在充分發(fā)展館內流動的前提下,具有層流和紊流兩種流動狀態(tài)。根據連續(xù)流動的流體能量守恒原理和伯努利方程對于以層流狀態(tài)流動的流體,其流速分布是以管道中心線為對稱的一個拋物面,流體通過一定管道的壓力降與流量成正比。
V型傳感器是在測量管中安裝與管道中心線同軸的V錐。該傳感器的測量管和V錐是經過設計、精密加工的。流體在測量管內流經V錐時,在V錐前重新形成流態(tài)局部收縮,流速增大,靜壓下降,在V錐前后產生壓差△P,在上游管壁(流體收縮前)處測得高壓(靜壓)PH,在V錐朝下游斷面的中心軸處開取壓口去的低壓PL(靜壓)
2.金屬轉子流量計
MR金屬管浮子流量計(也稱金屬管轉子流量計)是工業(yè)自動化過程控制中常用的一種變面積流量測量儀表。它具有體積小,檢測范圍大,使用方便等特點。它可用來測量液體、氣體以及蒸汽的流量,特別適宜低流速小流量的介質流量測量。
MR系列智能金屬管浮子流量計有就地顯示型和智能遠傳型,帶有指針顯示瞬間/累積流量液晶顯示,上、下限報警輸出,累積脈沖輸出,批次控制,標準的二線制4-20mA電流輸出等多種形式,為用戶使用提供了非常廣闊的選擇空間。另外該儀表采用Motorola公司先進的微處理中央芯片及高質量工業(yè)化組件,保證了流量計在各種應用場所的優(yōu)良性能。
3.渦街流量計
BVT系列渦街流量變送器,主要用于工業(yè)管道流體介質的流量測量,如氣體、液體、蒸汽等多種介質。其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,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,因此可靠性高,維護量小。儀表常數能長期穩(wěn)定。插入式儀表在管道在插入口安裝,球閥則可進行不斷流裝卸。本儀表采用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-20℃至+300℃的工作溫度范圍內工作。有模擬標準信號,也有數字脈沖信號輸出,容易與計算機等數字系統(tǒng)配套使用,是一種比較先進、理想的流量儀表。
結束語:測量蒸汽流量時,需要根據測量的流量范圍來選型,蒸汽流量計結構簡單而牢固,無可動部件,可靠性高,長期運行十分可靠。 安裝簡單,維護十分方便。 檢測傳感器不直接接觸被測介質,性能穩(wěn)定,壽命長。 輸出是與流量成正比的脈沖信號,無零點漂移,精度高。 測量范圍寬,量程比可達1:10。 壓力損失較小,運行費用低,更具節(jié)能意義。
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