氣體蒸汽流量計原理
江蘇奧科儀表有限公司
T：0517-86919886/15261725556 柏經理
江蘇奧科儀表有限公司生產的AK-LUGB系列氣體蒸汽流量計主要用于工業管道中氣體或蒸汽介質流體的流量測量。氣體渦街流量計特點是壓力損失小,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。儀表參數能長期穩定。氣體渦街流量計采用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃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配套使用,是一種比較先進、理想的流量儀表。
一、氣體蒸汽流量計原理
在氣體流體中設置三角柱型旋渦發生體，則從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦，如右圖所示，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，被測介質平均流速為 ，旋渦發生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關系式：
f=SrU1/d=SrU/md （1）
式中 U1--旋渦發生體兩側平均流速，m/s；
Sr--斯特勞哈爾數；
m--旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比
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，還與斯特勞哈爾數有關。斯特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特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 斯特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絕對壓力，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。
氣體渦街流量計便是依據卡門旋渦原理進行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質適應能力，無需溫度壓力補償即可直接測量氣體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測量標況體積流量和質量流量，是節流式流量計的理想替代產品。
為提高氣體渦街流量計的耐高溫及抗振動性能，我公司新近開發出了SKLUG改進型渦街流量傳感器，因其獨特的結構和選材使該傳感器可在高溫（350℃）、強振動（≤1g）的惡劣工況下使用。
在實際應用中，往往zui大流量遠低于儀表的上限值，隨著負荷的變化，zui小流量又往往會低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的zui佳工作段，為了解決這一問題，通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進行整流，使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器，具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用，其結構尺寸小，僅為工藝管內徑的1/3，與蒸汽流量計作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對工藝管直管段的要求，安裝非常方便。
為了使用方便，電池供電的就地顯示型氣體渦街流量計采用微功耗高新技術，采用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節省了電纜和顯示儀表的采購安裝費用，可就地顯示瞬時流量、累積流量等。溫度補償一體型蒸汽流量計帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測量可直接測量出氣體介質的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量。
◆測量介質：氣體
◆口徑規格 法蘭卡裝式口徑選擇DN15~DN300
法蘭連接式口徑：DN15～DN300
螺紋連接DN15～80
◆流量測量范圍 正常測量流速范圍 雷諾數1.5×104～4×106；氣體5～50m/s; 液體0.5～7m/s
◆測量精度 1.5級
◆被測介質溫度:常溫–25℃～100℃
◆高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃
◆輸出信號 脈沖電壓輸出信號 高電平8～10V 低電平0.7～1.3V
◆脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m
◆脈沖電流遠傳信號 4～20 mA,傳輸距離為1000m
◆儀表使用環境 溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃
◆材質 不銹鋼, 鋁合金
◆電源 DC24V或鋰電池3.6V
◆防爆等級 本安型iaIIbT3-T6
防護等級 IP65
產品選型
代號 | 通徑 | 流量范圍m3/h（飽和蒸汽180℃ ρ=5.157Kg/m3） |
AK-LUGB-15 | DN15 | 3.0~12 | 蒸汽流量請查看說明書，DN300以上推薦使用插入式渦街流量計 |
AK-LUGB-20 | DN20 | 6~30 |
AK-LUGB-25 | DN25 | 9.0~55 |
AK-LUGB-32 | DN32 | 12~120 |
AK-LUGB-40 | DN40 | 20~200 |
AK-LUGB-50 | DN50 | 30~300 |
AK-LUGB-65 | DN65 | 50~500 |
AK-LUGB-80 | DN80 | 80~800 |
AK-LUGB-100 | DN100 | 120~1200 |
AK-LUGB-125 | DN125 | 200~2000 |
AK-LUGB-150 | DN150 | 300~3000 |
AK-LUGB-200 | DN200 | 500~5000 |
AK-LUGB-250 | DN250 | 800~8000 |
AK-LUGB-300 | DN300 | 1100~11000 |
| 代號 | 功能1 |
N | 無溫壓補償 |
Y | 有溫壓補償 |
| 代號 | 輸出型號 |
F1 | 4-20mA輸出（二線制） |
F2 | 脈沖 |
F3 | RS485通訊接口 |
F4 | HART協議 |
| 代號 | 被測介質 |
J1 | 液體 |
J2 | 氣體 |
J3 | 蒸汽 |
| 代號 | 連接方式 |
L1 | 法蘭卡裝式 |
L2 | 法蘭連接式 |
| 代號 | 功能2 |
E2 | 1.5級 |
T1 | 常溫 |
T2 | 高溫 |
T3 | 蒸汽 |
P1 | 1.6MPa |
P2 | 2.5MPa |
P3 | 4.0MPa |
D1 | 內部3.6V供電 |
D2 | DC24V供電 |
B1 | 不銹鋼 |
B2 | 碳鋼
|
