蒸汽常用流量计---:黄 电 话: 金湖海联仪表有限公司
一、蒸汽常用流量计原理介绍
蒸汽常用流量计在流体中设置非流线型旋涡发生体(阻流体),则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡,流量计这种旋涡称为卡曼涡街,如图(一)所示。旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。流量计设旋涡的发生频率为f,被测介质来流的平均速度为V,旋涡发生体迎流面宽度为d,表体通径为D,根据卡曼涡街原理,有如下关系式:
f=StV/d 公式(1)
式中:f-发生体一侧产生的卡门旋涡频率
St-斯特罗哈尔数(无量纲数)
V-流体的平均流速 d-旋涡发生体的宽度
由此可见,通过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时流量。其中,斯特罗哈尔数(St)是无因次未知数
在曲线表中St=0.17的平直部分,漩涡的释放频率与流速成正比,即为涡街流量传感器测量范围度。只要检测出频率f就可以求得管内流体的流速,由流速V求出体积流量。所测得的脉冲数与体积量之比,称为仪表常数(K),见式(2)
K=N/Q(1/m³) 公式(2)
式中:K=仪表常数(1/m³)。 N=脉冲个数 Q=体积流量(m³)
二、蒸汽常用流量计性能特点
公称通径(mm) 15,20,25,32,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300,(300~1000插入式)
公称压力(MPa) DN15-DN200 4.0(>4.0协议供货),DN250-DN300 1.6(>1.6协议供货)
介质温度(℃) 压电式:-40~260,-40~320;电容式: -40~300, -40~400,-40~450(协议订货)
本体材料 1Cr18Ni9Ti,(其它材料协议供货)
允许振动加速度 压电式:0.2g 电容式:1.0~2.0g
精确度 ±1%R,±1.5%R,±1FS;插入式:±2.5%R,±2.5%FS
范围度 1:6~1:30
供电电压 传感器:+12V DC,+24V DC;变送器:+12V DC ,+24V DC;电池供电型:3.6V电池
输出信号 方波脉冲(不包括电池供电型):高电平≥5V,低电平≤1V;电流:4~20mA
压力损失系数 符合JB/T9249标准 Cd≤2.4
防爆标志 本安型:ExdⅡia CT2-T5隔爆型:ExdⅡCT2-T5
防护等级 普通型IP65 潜水型 IP68
环境条件 温度-20℃~55℃,相对湿度5%~90%,大气压力86~106kPa
适用介质 液体、气体、蒸汽
传输距离 三线制脉冲输出型:≤300m,两线制标准电流输出型 (4~20mA):负载电阻≤750Ω
三、蒸汽常用流量计价格与产品选型的一般步骤
1.参比条件下涡街流量传感器工况流量范围表
液体:常温水,t=20℃,ρ=998.2kg/m3,υ=1.006×10-6m2/s。
气体:常温常压空气,t=20℃,P=0.1MPa(绝压),ρ=1.205 kg/m3,υ=15×10-6 m2/s。
四、蒸汽常用流量计流量范围表
仪表口径(mm) | 液体 | 气体 |
测量范围(m3/h) | 输出频率范(Hz) | 测量范围(m3/h) | 输出频率范围(Hz) |
15 | 0.3~6 | | 2.2~25 | |
20 | 0.6~12 | | 4~50 | |
25 | 1.2~16 | 25~336 | 8.8~55 | 190~1140 |
32 | 1.6~30 | | 18~130 | |
40 | 2~40 | 10~200 | 27~205 | 140~1040 |
50 | 3~60 | 8~160 | 35~380 | 94~1020 |
65 | 5~100 | | 60~700 | |
80 | 6.5~130 | 4.1~82 | 86~1100 | 55~690 |
100 | 15~220 | 4.7~69 | 133~1700 | 42~536 |
125 | 25~340 | | 240~2800 | |
150 | 30~450 | 2.8~43 | 347~4000 | 33~380 |
200 | 45~800 | 2~31 | 560~8000 | 22~315 |
250 | 65~1250 | 1.5~25 | 890~11000 | 18~221 |
300 | 95~2000 | 1.2~24 | 1360~18000 | 16~213 |
(300) | 100~1500 | 5.5~87 | 1560~15600 | 85~880 |
(400) | 180~3000 | 5.6~87 | 2750~27000 | 85~880 |
(500) | 300~4500 | 5.6~88 | 4300~43000 | 85~880 |
(600) | 450~6500 | 5.7~89 | 6100~61000 | 85~880 |
(800) | 750~10000 | 5.7~88 | 11000~110000 | 85~880 |
(1000) | 1200~1700 | 5.8~88 | 17000~170000 | 85~880 |
>(1000) | 协议 | | 协议 | |
注:表中(300)~(1000)口径为插入式
2.蒸汽常用流量计价格及外形及尺寸
口径(mm) | A | B | C | CH |
15~25 | 70 | 55 | 390 | 455 |
40 | 85 | 80 | 385 | 440 |
50 | 85 | 90 | 390 | 450 |
65 | 85 | 105 | 400 | 470 |
80 | 90 | 120 | 420 | 480 |
100 | 85 | 140 | 440 | 500 |
125 | 95 | 168 | 465 | 530 |
150 | 100 | 194 | 490 | 560 |
200 | 102 | 248 | 545 | 610 |
250 | 115 | 300 | 600 | 660 |
300 | 130 | 350 | 650 | 710 |
注:以上尺寸未包含夹持法兰。
3.蒸汽常用流量计产品选型表
型 谱 | 说 明 |
HLU | | 涡街流量仪表 |
G | | 传感器 |
检测 | B | | 压电式传感器 |
方式 | E | | 电容式传感器 |
通径 | DN | 15~1000 | 单位:mm |
连接方式 | | 1 | 仅对满管型 | 法兰连接型 |
2 | 仅对满管型 | 法兰卡装型 |
3 | 仅对插入型 | 简易插入型 |
4 | 仅对插入型 | 球阀插入型 |
测量介质 | | 2 | | | 液体 |
3 | | | 气体 |
4 | | | 蒸汽 |
使用环境 | | P | | 普通型 |
B | | 防爆型 |
输出信号 | | 1 | 脉冲输出 |
2 | 24V,4~20mA电流输出,液晶显示 |
3 | RS-485通讯 |
4 | 电池供电,不带温度、压力补偿 |
5 | 温压补偿一体,24V,4~20mA电流输出型 |
6 | 温压补偿一体,电池供电型 |
选型说明 | 例如: HLUGE-DN5024P2 满管型电容式涡街流量仪表,仪表通径为DN50,法兰卡装型连接,介质为蒸汽,普通型,24V,4~20mA电流信号输出,液晶显示 |
五、蒸汽常用流量计安装现场
六、蒸汽常用流量计供电与接线
(1) 电池供电
仪表供电时把后盖拧开,把电池开关拨到“开”状态。
(2) 脉冲输出信号接线
(3) 两线4~20mA电流输出信号接线
注:1、有电池供电的型号和无电池供电的型号接线端子对应关系: I24V(A) I+ ; I0V(B) I- ;Fout P
(4)三线4~20mA电流输出信号接线
注:三线电流用于即可485输出又可4~20mA的线路板中
(5)485输出信号接线
注:COM为信号和可选电源公共端。该端将总线上所有设置互连公共端。该端为标准Modbus系统中要求配置。
七、蒸汽常用流量计通讯协议(Modbus_RTU)
(1) 本仪表使用了MODBUS协议中1条指令:
(2)数据格式
协议中的数据格式为:IEEE754标准的浮点数。本协议数据编码顺序为3412,解码顺序为1234。
(3)协议内容
属性 | Modbus地址 | 物理地址 | 寄存器长 度 | 数据类型 | 说明 |
R | 40001-2 | 0x00 | 2 | SINGLE | 介质温度(℃) |
R | 40003-4 | 0x02 | 2 | SINGLE | 介质压力,同仪表设置 |
R | 40005-6 | 0x04 | 2 | SINGLE | 传感器频率(Hz) |
R | 40007-8 | 0x06 | 2 | SINGLE | 每小时瞬时流量,同仪表设置 |
R | 40009-10 | 0x08 | 2 | SINGLE | 累计流量的百位以上,同仪表设置 |
R | 40011-12 | 0x0A | 2 | SINGLE | 累计流量的百位以下,同仪表设置 |
注:
(1)累积流量=累积量百位以上x100+累积量百位以下
仪表默认设置:机号-1;波特率-9600;奇偶校验-“不校验一”(1个停止位)
(2)异常码含义:
“01”- 功能码错误,本协议功能码为0x03
“02”- 寄存器物理地址错误,0≤起始物理地址+寄存器数量≤12
“03”- 寄存器数量错误,0≤寄存器数量≤12
(4)应用举例:读温度和压力
上位机请求:[01] [03] [00] [00] [00] [04] [44] [09]
设备响应: [01] [03] [08] [00] [00] [43] [34] [00]
[00] [3f] [00] [3b] [10]
注:
00004334为温度数据浮点数,根据协议解码顺序为43340000,翻译为十进制浮点数为180
同上,00003f00翻译为十进制浮点数为0.5
八、蒸汽专用流量计配置结构及材质
九、蒸汽常用流量计通径选择方法及管道压力损失
1)测量蒸汽流量计通径选择
流量计的通径可根据zui大使用流量Qv来选择。为了获得尽可能宽的流量测量范围,正常使用流量应不小于流量计额定zui大流量的1/2。为保证流量计的准确度,雷诺数范围应在2×104~7×106内。 选择流量计通径时,应将已知标准状态(1大气压,0℃)下的流量换算为工况状态下的流量,以便从表(1.2)中选用适当的流量计。
1.将标准状态下的密度ρN换算成工况下密度ρ。
2. 求出工况下的流量Qv:a)由标准状态体积流量求出Qv:
a)由标准状态体积流量求出Qv:
3)动态粘度η与运动粘度的换算:η=μρ
4)雷诺数:
以上式中:
ρ—工况下密度(kg/m3)
ρN—标准状态下密度(kg/m3)
P— 工况下压力(MPa)
T— 工况温度(℃)
Qv—工况体积流量(m3/h)
QN—标准状态下体积流量(Nm3/h)
Qm—质量流量(kg/h)
η—动态粘度(Pa?S)
RD—雷诺数
D—流量计管径或插入探头直径(mm)
表1 不同通径下流量计液体、气体zui大流量及所对应的zui大频率
注:1、液体zui小流量可从图1查找,气体和过热蒸汽可从图2查找。
2、对于插入式流量计而言,管径从200~2500mm其zui大流量可按流速(液体9m/s,气体75m/s)计算。其zui小流速可通过表1、表2、图1、图2、DN50zui小流量来计算,再得出某管径下zui小流量。
2)压力损失
水在流速7m/s时为0.054Mpa,大气压下的空气在流速75m/s时为830H2O,压力损失由下式计算。
△Ρ=1.1×10-6×ρ?V2
式中:△Ρ——压力损失(Mpa)
ρ——流体密度(kg/m3)
V——流速(m/s)
表2 常用气体介质的标准状态密度
十、蒸汽常用流量计价格应用实例
试确定DN50流量计用于7bar饱和蒸汽的量程范围。由表3可查得:DN50 7bar量程范围是84-1835kg/h 还可得到以下信息:饱和蒸汽温度165℃,密度3.67kg/m3。
液体zui小流量(线性)
图1 液体zui小流量与运动粘度的关系
气体/过热蒸汽zui小流量
例2:已知氮气流量为4600Nm3/h,工作压力0.7Mpa,工作温度为40℃,选择流量计通经。
解:1)将标准流量变为工况流量
求工作条件下的密度
首先查表2,得知标准状态下氮气密度1.25kg/Nm3
3)通过表1和图2可知
φ80 流量计的测量范围 40~1375m3/h
φ100 流量计的测量范围 70~2120m3/h
φ80 流量计的测量范围 200~4771m3/h
根据选型原则常用流量不小于额定zui大流量的1/2。所以应选φ80流量计。
当选择的流量计管径比实际工作管径小时,应采用变径管以保证准确测量。见图3
图3 变径管的直管段要求
十一、蒸汽常用流量计价格安装及管道走线
将流量计安装在管道上请遵循以下要点:
◇流量计入口和出口的管道条件
◇为了确保达到运行效果,流量计入口的规则流速发布应不受干扰。
◇入口直管长度应不小于15倍管径。
◇入口侧有弯头、缩管或截止阀时,入口直管长度应不小于25倍管径。
◇出口直管长度应不小于5倍管径(图4)
图4 入口和出口直管段
流量调节阀应尽可能安装在流量计下游侧(图5)。
图5 调节阀的安装位置
涡街流量计表体尺寸
当介质温度大于100℃时,下表中H加高200mm。
6.1 管接头式
6.2 无法兰式
表4
注:①以上参数仅适用于法兰夹持式2.5MPa以下压力规格的涡街流量计。
②安装法兰为专用法兰,出厂时已配备,安装法兰的标准为企业标准,推荐使用。
说明:
①以上尺寸仅供设计选型时参考,实际尺寸以出厂或定货时确认为准。
②常用无缝钢管直径为公制钢管直径,如采用英制钢管,需在定货时注明。
③管道对焊式、螺纹连接式、卡箍连接式、固定插入式、球阀插入式的结构外形尺寸,以及高温型、超低温型的外形尺寸以出厂或定货时确认为准。
④流量计安装法兰采用企业标准或国家标准GB/T9119-2000,也可根据用户需要采用国家其他部门或行业标准,或采用其他国家标准(美标、德标、日标等),如需特殊标准请在定货时注明。
6.3 法兰式
表5
注:①以上参数仅适用于法兰连接式1.6MPa以下压力规格的涡街流量计。
②仪表长度为标准型尺寸,带一体化温压补偿型仪表长度相应加长50mm。
③法兰连接式涡街流量计出厂时不配带管道法兰和螺栓,用户需另行购买,连接法兰的标准为GB/T9119-2000突面板式平焊钢制管法兰。
6.4插入式
表6 L2和G2为配球阀时杆长及重量