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KR-WJ智能涡街流量传感器

KR-WJ智能涡街流量传感器

    应力式涡街流量计是速度式流量计的一种,它以卡门涡街理论为基础,采用压电晶体检测流体通过管道内三角柱时所产生的旋涡频率,从而测量出流体的流量。涡街流量计广泛应用于石油、化工、动力供热等行业。
涡街流量计具有以下特点:
测量精度高,量程宽;
测量介质广泛,可测量液体,气体和蒸汽;
工作温度高,介质温度可达350度;
无运动部件,无磨损,可靠性高;
表体采用不锈钢材质,耐腐蚀。


    应力式涡街流量计是速度式流量计的一种,它以卡门涡街理论为基础,采用压电晶体检测流体通过管道内三角柱时所产生的旋涡频率,从而测量出流体的流量。涡街流量计广泛应用于石油、化工、动力供热等行业。
涡街流量计具有以下特点:
测量精度高,量程宽;
测量介质广泛,可测量液体,气体和蒸汽;
工作温度高,介质温度可达350度;
无运动部件,无磨损,可靠性高;
表体采用不锈钢材质,耐腐蚀。

一、 概述

应力式涡街流量计是速度式流量计的一种,它以卡门涡街理论为基础,采用压电晶体检测流体通过管道内三角柱时所产生的旋涡频率,从而测量出流体的流量。涡街流量计广泛应用于石油、化工、动力供热等行业。

涡街流量计具有以下特点:

测量精度高,量程宽;

测量介质广泛,可测量液体,气体和蒸汽;

工作温度高,介质温度可达350度;

无运动部件,无磨损,可靠性高;

表体采用不锈钢材质,耐腐蚀。

二、 测量原理

当管道中流体介质通过旋涡发生体(三角柱)时,由于局部加速而产生旋涡现象(如图一),此旋涡分成两列交替地出现,这种旋涡列被 称为卡门涡街。旋涡交错分离,在柱体后面的尾流中产生脉动的压力,充在柱体后面(或内部)的检测探头受到这种微小的脉动压力的作用,使埋在探头内的压电晶体元件受到交变应力作用而产生交电荷信号。检测放大器将这种信号进行交换、放大、滤波和信号整形处理后,输出频率与旋涡分离频率相同的电压(或电流)脉冲信号,或经变换处理输出与旋涡分离频率成比例的模拟电流信号。仪表输出的每一个脉冲或一定的电流将代表一定体积的被测流体。一段时间内的输出总脉冲数或模拟电流量的积分,将代表这段时间内流过的流体总和。

卡门涡街的释放频率与三我柱宽度尺寸和流体速度有关,而与介质的温度,压力等特性参数无关。可用下式表示:

f=StV/d……(1)

式中:f-卡门涡街的释放频率

      V-介质流速

      D-三角柱的宽度

      St-斯特罗哈尔数

斯特罗哈尔数是涡街流量计的重要参数,它只与介质的雷诺数…Re有关。只要管道内介质的雷诺数保持在2*1047*106范围内,斯特罗哈尔数St便保持为一个常数(0.17~0.18),这样便可通过测量旋涡频率信号检测出流体介质的流速,再通过介质的流速计算出介质的流量。

三、 技术参数

公称口径:

DN15,DN20,DN25,DN32,DN40,DN50,DN65,DN80,DN100,DN125,DN150,DN200,DN300,DN35,DN400,DN450,DN500

适用范围:气体(空气,氧气,氮气,煤气,天然气,化学气体等),液体(水,高温水,油,食品液,化学液等),蒸汽(饱和蒸汽,过热蒸汽);

可测介质温度:-40~280度,-40~350度;

公称压力:≤1.6MPa  ≤2.5MPa ≤4.0MPa

精度等级:液体0.5级,气体,蒸汽1.0级

流速范围:液体0.27-9m/s,气体:3-80m/ s,蒸汽:3-90m/s;

测量范围:见表二;

输出信号:电压脉冲:低电平≤1V,高电平≥6V,脉冲宽0.4ms,负载电阻>150Ω,现场液晶显示:瞬时流量5位显示(m3/h,kg/h,t/h, 转换精度±0.1%;累计流量8位显示(m3,kg,t,转换精度±0.1%

供电电源:

脉冲输出时:+12VDC; 4-20mA输出时:+24VDC;

现场液晶显示:3.6V51节锂电池供电,使用寿命大于2年;

环境温度:电压脉冲输出:-30-+65度;4-20mA输出:-10-+55度;现场液晶显示:-25-55度;

表体材质:1Crl8Ni9Ti(其它材料协议供货)

四、 选型指南

4.1 口径的确定:

传感器口径的不同,其测量范围也不同,而每一种口径其测量范围又随着被测介质的种类和工况温度,压力的变化而变化。

4.1.1对于饱和蒸汽而言,确定工况温度与压力二者之一和大致流量范围,便可通过查表法(表一)确定传感器的口径;对于过热蒸汽而言,确定工况温度和压力,通过查表法(表二)确定其密度,通过此密度和大致流量范围,利用查表法(表一)确定传感器口径。(注:表一中压力均为绝对压力,绝对压力=管道压力+大气压力)

4.1.2对于气体和液体而言,当介质条件不是表格中的条件或用于其他介质时,流量计的测量范围受介质密度和粘度的影响。需要首先确定介质的大致流量范围,通过查表法(表三)确定传感器的口径。

此时,流量范围近以下方法确定:

A.      下限流量:

1.       根据表一给出的下限流量Qminp基准介质密度p0(气体介质密度为1.293Kg/m3;液体密度为1000Kg/m3)和测量介质的密度p ,按下式计算不同使用介质密度的下限流量Qminp:

Qminp= Qminp×(p0/p)1/2(m3/h)……(2)

2.       根据使用介质的运动粘度V按下式计算粘度下限流量Qminv;

Qminv=6vd×104(m3/h)……(3)

D---管道内径(mm)

B.      上限流量:

一般情况下,介质的上限流速为液体9m/s,气体:80m/s;蒸汽90m/s;

4..2确定合适的配置:

A.确定使用远传型还是现场显示型;

B.选用远传型,如果是饱和蒸汽,应选择温度自动补偿密度或压力自动补偿密度;如果是过热蒸汽,应选择温度,压力同时补偿密度;其他介质根据实际情况确定是否需要补偿;如果要求计量准确度不高,温度或是夺力恒定,可选固定温度补偿,也可固定密度补偿。

     C.选择智能流量积算仪时,如果只要显示流量,压力,温度等参数,可选择数码管显示或液晶显示的智能流量积算仪,如果需要追溯历史数据,带有记忆功能,则应选用智能流量量积算无纸记录仪;

     D. 无论选择哪种智能流量积算仪,都应考虑是否需要带有RS485RS232通讯接口;

     E.无论选择哪种智能流量积算仪,都应考虑是否需要配置后备电源,以便突然停电时仪表能够正常计量(配置不同,工作时间不同,一般在24-48小时以上)

     F.选择智能流量积算仪时,应考虑是否需要提供仪表箱,将智能积算仪放置其中,以防止设定参数随意调整;

G.选用远传型,应考虑是否需要无线无程流量监测系统,实现对各管路流量的实时监测和管理;

H.如果被测介质是易燃易爆物质或测量环境存在易燃易爆气体,应选用防爆型传感器及防爆型测量系统。

4.3传感器压力损失计算:

   传感器口径确定以后,可计算该传感器的夺力损失,以便确定该传感器是否对工艺管线有影响。

计算公式为:

                      P≤1.2PV2……(4)

其中:△P –传感器的压力损失(Pa)

       P –流体的密度(kg/m3)

       V- 管道内流体的平均流速( m/s)

4.4液上保证:

   为防止液体汽化和气蚀,应使流量计处的流体压力P满足下式要求:

P>2.6△P+1.25Ps……(5)

其中:Ps-与温度对应的该液体的饱和蒸汽压力(KPa)

      p- 流体压力(Pa)

4.5选型举例

例一:工艺管道内径为DN100,介质为饱和蒸汽,用汽量大约为0.5t/h-3t/h,表压为0.4MPa,请选择仪表口径。

解:根据压力0.4MPA得知绝对压力为0.5MPA,由表二中查得温度为152度DN100的流量范围是0.4-0.35t/h,完全能够满足使用要求,故选择口径为DN100的涡街流量传感器,如果用汽量大约为0.3t/h-2t/h,则应选择口径为DN80的涡街流量传感器,这时工艺管道应由DN100缩径至DN80.

例二:工艺管道内径为DN100,介质为过热蒸汽,用汽量大约为0.5t/h-2.8t/h,表压为0.5Mpa,温度为220度,请选择仪表口径。

解:根据压力和温度由表三中查得,表压为0.5MPA,温度为220度时的密度是2.66,查表二得知:密度是2.66时,DN100的流量范围是0.40-3.50t/h,完全能够满足使用要求,故选择口径为DN100的涡街流量传感器。如果用汽量大约为0.3-2.0t/h,则应选择口径为DN80的涡街流量传感器。这时工艺管道应进行缩管处理。


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