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渦街流量計

一、特點

WT-LU系列智能渦街流量計,主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量，如氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)。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液體密度、壓力、溫度等參數(shù)的影響。無可動機械零件，因此可靠性高，維護量小。儀表參數(shù)能*穩(wěn)定。
本儀表采用壓電應(yīng)力式傳感器，可靠性高,可在－25℃～＋250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標準信號，也有數(shù)字脈沖信號輸出，容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是一種比較*、理想的流量儀表。

二、工作原理

    在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街,如圖1所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被介質(zhì)來流的平均速度為U，旋渦發(fā)生體迎面寬度為d，表體通徑為D，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式：
                         f=StU1/d=StU/md
    式中U1－旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速，m/s
        St—斯特勞哈爾數(shù)
　　     m－旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比

瞬時體積流量qv為：

式中K－流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)／（P/）

K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見，在Re=2×104～7×106范圍內(nèi)，St可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時，HLUG的流量計算式為

式中ＱＶn，ＱＶ－分別為標準狀態(tài)下（20℃，101.325kPa）和工況下的體積流量，/h;
      Pn，P－分別為標準狀態(tài)下和工況下的壓力kPa;
      Tn，Ｔ－分別為標準狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，Ｋ；
      Zn，Z－分別為標準狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
    由上式可見，HLUG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(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計還是有直接影響的。

三、主要技術(shù)參數(shù)

1、主要技術(shù)參數(shù)（見表1）

表1

2、液體、工況氣體流量范圍（見表2）

表2

通徑DN（mm）	25	32	40	50	65	80	100	150	200
液體（/h）	1～14	1.5～23	2.2～36	5～57	6.3～96	9～145	14～230	32～510	56～900
氣體（/h）	12～88	15～145	22.6～230	35～350	60～600	90～900	140～1400	300～3000	550～5500

3、飽和水蒸汽質(zhì)量流量范圍（見表3）

表3

單位：（kg/h）

四、結(jié)構(gòu)及尺寸

本系列共有兩種連接方式及外形尺寸

法蘭卡裝式及法蘭連接式渦街變送器（1.6MPa）尺寸見表4

卡裝式	公稱通徑 mm	壓力等級 MPa	L mm	G	D mm	d 1 mm	N－d2	d mm	b mm	重量 Kg
	公稱通徑 mm	壓力等級 MPa	L mm	常溫高溫	D mm	d 1 mm	N－d2	d mm	b mm	重量 Kg
	25	2.5～4.0	80	342 500	76	-	-	25	-	7
	32	2.5～4.0	80	342 505	76	-	-	32	-	10
	50	2.5～4.0	80	337 515	86	-	-	50	-	12.5
	65	－	80	345 530	102	-	-	65	-	28
	80	1.6～2.5	100	350 540	112	-	-	80	-	25
	100	1.6～2.5	110	330 550	132	-	-	100	-	35
	150	1.6	140	355 575	203	-	-	150	-	40
	200	1.6	150	380 600	259	-	-	200	-	46
法蘭連接式	100	1.6	250	310 530	215	180	8－φ18	100	26	30
	150	1.6	300	335 555	280	240	8－φ23	150	28	34
	200	1.6	320	370 590	335	295	12－φ23	200	30	41

符合GB/T9119—2000的要求。

五、選型及計算

1、流量計的口徑應(yīng)根據(jù)zui大使用流量Qv來選擇，為了獲得盡可能寬的使用流量范圍,使用zui大流量應(yīng)不小于流量計額定zui大流量Qmax的1/2。流量計的線性流量范圍對應(yīng)的雷諾范圍2×104～7×106。液體表可根據(jù)圖6直接查表2選用，而氣體表則應(yīng)計算出工況狀態(tài)的流量范圍后根據(jù)圖7查表2選用，測量飽和蒸汽查表3。

4、常用氣體介質(zhì)的標準狀態(tài)下密度（0.101235MPa，20℃）見表5

表5

氣體	密度（kg/）	氣體	密度（kg/）	氣體	密度（kg/）
乙炔	1.083	正丁烷	2.4163	乙烷	1.2500
氨氣	0.7080	乙烯	1.1660	甲烷	0.6669
丙烷	1.8332	氖氣	0.83914	天然氣	0.776
空氣	1.2041	氬氣	1.6605	二氧化碳	1.829
一氧化碳	1.165	氫氣	0.0838	氧氣	1.3302
丙稀	1.7459	氮氣	1.1646

    5、壓力損失
    i、測量液體時的壓力損失
    圖8是測量水（20℃，1013mbar，ρ=998kg/）的流量時壓力損失與流量的關(guān)系
    測量密度為ρS的其它液體時，壓力損失可按下式計算

△P'－被測液體的壓力損失（mbar）
△P－由圖8查出的水的壓力損失（mbar）

ii、測量氣體（過熱蒸汽）時壓力損失
圖9是空氣（20℃，1013mbar，ρ=1.2kg/）的壓力損失。測量密度ρS與空氣不同的其它氣體，壓力損失可按下式計算

△P'－被測介質(zhì)的壓力損失
△P－由圖９查出的空氣的壓力損失

    6、計算實例
    a、液體的計算實例
    液體的計算實例
    液體密度850kg/，運動粘度2cst（=2×），zui大流量為50/h。試確定流量計口徑。
    1）QV=50/h，直接查表2，選口徑DN50（Qmax=55/h）。
    2）由圖6查出粘度2cst對應(yīng)的zui小線性流量是Qmin=6/h。
    3）按QV=50/h查圖8的△P=460mbar

b、氣體的計算實例
溫度85℃，工作壓力0.5MPa的CO2氣體。流量3500N m3/h，試確定流量計口徑。
ρn=1.829kg/

    2）計算工況流量：QV ＝Qn×（ρn/ρ）＝3500×1.829/8.886=720/h,查表2選口徑DN80（Qmaz=900/h）
    3）zui小流量：ρ=8.886kg/m3時查圖7得QVmin=50/h,轉(zhuǎn)換標況流量：
                QNmin=50×（ρ/ρn）=242.9/h
    4）壓力損失：按QV=720/h,查圖9得△P=19mbar，
                求△P'=（8.886/1.2）×19=140.7mbar
    c、過熱蒸汽測量
    過熱蒸汽測量用飽和蒸汽參數(shù)分別乘以圖10修正系數(shù)即可得出測量過熱蒸汽的zui大和zui小流量。
    例：通徑φ50mm，壓力10kgf/c,溫度為250℃，過熱蒸汽的流量范圍：從圖10中查得a=0.890b=0.840，查飽和蒸汽測量范圍表3（對應(yīng)DN50，1.0MPa），求zui小流量Qmin=0.890×112=99.68kg/hzui大流量Qmax=0.840×1120=940.8kg/h。zui小流量修正系數(shù)a

六、選型

代號	通徑	流量范圍㎡/h
WT-LU-25	DN25	1~10（液體）			25~60（氣體）			蒸汽流量請查看說明書，DN300以上*使用插入式
WT-LU-32	DN32	1.5~18（液體）			15~150（氣體）
WT-LU-40	DN40	2.2~27（液體）			22.6~150（氣體）
WT-LU-50	DN50	4~55（液體）			35~350（氣體）
WT-LU-80	DN80	9~135（液體）			90~900（氣體）
WT-LU-100	DN100	14~200（液體）			140~1400（氣體）
WT-LU-150	DN150	32~480（液體）			300~3000（氣體）
WT-LU-200	DN200	56~800（液體）			550~5500（氣體）
	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	4-20mA輸出（三線制）
		F3	RS485通訊接口
			代號	被測介質(zhì)
			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
						E1	1.0級
						E2	1.5級
						T1	常溫
						T2	高溫
						T3	蒸汽
						P1	1.6MPa
						P2	2.5MPa
						P3	4.0MPa
						D1	內(nèi)部3.6V供電
						D2	DC24V供電
						B1	不銹鋼
						B2	碳鋼