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涡街流量计结构与口径确定介绍

     涡街流量计结构:涡街流量计的整机外型,它由检测部分和变送部分组成,它可分离安装使用,但应用专用电缆连接。从而有一体式和分体式。检测部分:壳体、壳体内安装有旋涡发生体,旋涡发生体内装有压电元件。
当流体流过壳体时,旋涡发生体有升力产生,并将这个升力传送给埋入安装旋涡发生体中的压电元件,而压电元件夹产生的信号,用导线输送给放大器。变送器部分:主要是由电子放大器、流量显示器和壳体等有关部件所组成。涡街流量计频率产生合检测的方法很多,检测方法目前已经实用化和正在研究的主要分为流体振荡法和压力变化法,现在把使用压电元件作为检测方法的应用情况及原理进行分析。当流体流动时,就会在涡街流量计旋涡发生体表面形成分离,从而产生旋涡放出,此时旋涡发生体增加和旋涡发生体相同的升力作用,这个升力使固定在旋涡发生体内部的压电元件受到一个应力作用,此应力变化的频率,就是要检测的涡街频率。
涡街流量计选购之前必须明确以下工作参数:
  1. 被测介质的名称、组份
  2. 工作状态的最小、常用、最大流量 确定流量范围和仪表口径的基本步骤
  3. 介质的最低、常用、最大流量
  4. 工作状态下介质的粘度
  5. 智能涡街流量计测量的是介质的工作状态体积流量,因此应先根据工艺参数求出介质的工作状态体积流量,相关公式如下:
  6. 已知气体标准状态体积流量,可通过以下公式求出工况体积流量

 公式(3) 
(2) 已知气体标准状态密度ρ,可通过以下公
式求出工况密度
  公式(4)
( 3 )已知质量流量 Q m 换算为体积流量 Q v
  公式( 5 )
式中:
Q v : 介质在工况状态下的体积流量 (m 3 /h)
( Q v = 3600f /K K: 仪表系数 )
Q o : 介质在标准状态下的体积流量 (Nm 3 /h)
Q m : 质量流量 (t/h)
ρ: 介质在工况状态下的密度 (kg/m 3 )
ρ o :介质在标准状态下的密度 (kg/m 3 ) ,常用气体介质的标准状态密度,见表(三)
常用气体介质的标准状态密度( 0℃ ,绝压 P=0.1MPa )

气体名称

密度 (kg/m 3 )

气体名称

密度 (kg/m 3 )

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

P : 工况状态表压 (MPa)
t : 工况状态温度 (℃)
3 .仪表下限流量的确定。
涡街流量仪表的上限适用流量一般可不计算,涡街流量仪表口径的选择主要是对流量下限的计算。下限流量的计算应该满足两个条件:最小雷诺数不应低于界限雷诺数( Re=2×10 4 );对于应力式涡街流量仪表在下限流量时产生的旋涡强度应大于传感器旋涡强度的允许 值(旋涡强度与升力 ρ v 2 成比例关系)。这些条件可表示如下:
由密度决定的工况可测下限流量:

由运动粘度决定的线性下限流量:
  公式( 7 )
式中:
Q ρ :满足旋涡强度要求的最小体积流量 (m 3 /h)
ρ 0 : 参比条件下介质的密度  
Q υ : 满足最小雷诺数要求的最小线性体积流量 (m 3 /h)
ρ : 被测介质工况密度( kg/m 3 )
Q 0 : 参比条件下仪表的最小体积流量
(m 3 /h)
υ : 工作状态下介质的运动粘度 (m 2 /s)
υ o : 参比条件下介质的 运动粘度 (m 2 /s)
通过 公式( 6 )、( 7 )计算出 Q ρ 和 Q ν 。 比较 Q ρ 和 Q ν , 确定流量仪表可测下限流量和线性下限流量:
Q υ ≥ Q ρ :可测流量范围为 Q ρ ~ Qmax , 线性流量范围为 Q υ ~ Qmax
Q υ < Q ρ :可测流量范围和 线性流量范围为
Q ρ ~ Qmax
Qmax :智能涡街流量仪表的上限体积流量 (m 3 /h)
公式( 6 ) 4 .仪表上限流量以表 ( 二 ) 中的上限流量为准 . 气体的上限流速应该小于 70m /s, 液体的上限流速应该小于 7m /s 
5 . 当 用户测量的介质为蒸汽时,常采用的计量单位是质量流量,即: t/h 或 Kg/h 。由于蒸汽(过热蒸汽和饱和蒸汽)在不同温度和压力下的密度是不同的,因此蒸汽流量范围的确定可由公式 (8) 进行计算得出
  公式( 8 )
式中:
ρ : 蒸汽的密度( kg/m 3 )
ρ 0 : 1.205kg /m 3
Q 蒸汽 :蒸汽质量流量( t/h )
6 .计算压力损失,检测 压力损失对工艺管线是否有影响 ,公式 ( 单位: Pa) :
Δ p= Cd ρ V 2 /2 公式( 9 )
式中:
ρ :工况介质密度( kg/m 3 ) V: 平均流速( m/s )
7 . 被测介质为液体时 , 为防止气化和气蚀 , 应使管道压力符合以下要求 :
p ≥ 2.7 Δ p+1.3p 0 公式( 10 )
式中:
Δ p: 压力损失( Pa )
p 0 :工作温度下液体的饱和蒸汽压( Pa 绝压)
Po: 流体的蒸汽压力 (Pa 绝压 )
8 .智能涡街流量计不适合测量高粘度液体。当计算出的可测流量下限不满足设计工艺要求时,应该考虑选用其它类型流量计。
9 .通过计算如果有两种口径都可满足要求,为了提高测量效果、降低造价,应选用口径较小的表。应该注意的是,尽可能使常用量处在流量范围上限的 1/2 ~ 2/3
Δ p: 压力损失( Pa ) Cd :压力损失系数