過程控制與儀表

1、過程控制與儀表第1頁，共15頁，2022年，5月20日，18點34分，星期三渦街流量計 ：在流體中安放一個非流線型旋渦發(fā)生體，使流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離，釋放出兩串規(guī)則地交錯排列的旋渦，且在一定范圍內(nèi)旋渦分離頻率與流量成正比的流量計。第2頁，共15頁，2022年，5月20日，18點34分，星期三渦街流量計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、蒸氣等多種介質(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流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(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)能長期穩(wěn)定。渦街流量計采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-

2、20+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,是一種比較先進、理想的測量儀器。第3頁，共15頁，2022年，5月20日，18點34分，星期三渦街流量計的應(yīng)用 渦用流量計的選擇（1）渦街流量變送器的選擇 我公司在飽和蒸汽測量中采用明通儀表有限公司生產(chǎn)的VA型壓電式渦街流量變送器，由于渦街流量計量程范圍寬，因此，在實際應(yīng)用中，一般主要考慮測量飽和蒸汽的流量不得低于渦街流量計的下限，也就是說必須滿足流體流速不得低于5m/s。根據(jù)用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器，而不能以現(xiàn)有的工藝管道口徑來選擇變送器口徑。 第4頁，共15頁，2022年

3、，5月20日，18點34分，星期三（2）壓力補償壓力變送器的選擇 由于飽和蒸汽管路長，壓力波動較大，必須采用壓力補償，考慮到壓力、溫度及密度的對應(yīng)關(guān)系，測量中只采用壓力補償即可，由于明通公司管道飽和蒸汽壓力在0.30.7MPa范圍，壓力變送器的量程選擇1MPa即可。 第5頁，共15頁，2022年，5月20日，18點34分，星期三（3）顯示儀表選擇顯示儀表智能流量顯示儀，具有穩(wěn)壓補償、瞬時流量顯示和累積流量積算功能。 第6頁，共15頁，2022年，5月20日，18點34分，星期三渦街流量計的多數(shù)設(shè)定（1）儀表系統(tǒng)的設(shè)定，合肥儀表總廠需設(shè)定的儀表 系數(shù)K可用下式表示： K= 1000/K0 式中：

4、K0為渦街發(fā)生體在出廠時標定的儀表常數(shù)，L/脈沖；k的單位為脈沖數(shù)/m3。 （2）壓力補償壓力變送器的量程設(shè)定。 （3）壓力、流量報警上限設(shè)定。 第7頁，共15頁，2022年，5月20日，18點34分，星期三3、渦街流量計的安裝 （1）渦街流量計盡量安裝在遠離振動源和電磁干擾較強的地方，振動存在的地方必須采用減振裝置，減少管道受振動的影響。 （2）直管段的配置，前后直管段要滿足渦街流量計的要求，所配管道內(nèi)徑也必須和渦街流量變送器內(nèi)徑一致。 第8頁，共15頁，2022年，5月20日，18點34分，星期三4、渦街流量計使用注意事項 盡量減少管道內(nèi)汽錘對渦街發(fā)生體的沖擊。振動較大而又無法消除時，不宜

5、采用渦街流量計 第9頁，共15頁，2022年，5月20日，18點34分，星期三原理 在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體，則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦，如右圖所示，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，被測介質(zhì)平均流速為 ，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關(guān)系式： f=SrU1/d=SrU/md （1） 式中U1-旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速，m/s； Sr-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 管道內(nèi)體積流量qv為 qv=D2U/4=D2mdf/4Sr (2) K=f/qv=D2md/4Sr-1 (3)

6、 式中 K-流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。 第10頁，共15頁，2022年，5月20日，18點34分，星期三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ReD=21047106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當測量氣體流量時，VSF的流量計算式為圖2 斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線式中 qVn，qV-分別為標準狀態(tài)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(tài)下和工況

7、下的絕對壓力，Pa； 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，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(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量還是有直接影響的 第11頁，共15頁，2022年，5月20日，18點34分，星期三由上式可見，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(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

8、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量還是有直接影響的。 渦街流量計便是依據(jù)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(zhì)適應(yīng)能力，無需溫度壓力補償即可直接測量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測量標況體積流量和質(zhì)量流量，是節(jié)流式流量計的理想替代產(chǎn)品。 為提高渦街流量計的耐高溫及抗振動性能，我公司新近開發(fā)出了SDLU改進型渦街流量傳感器，因其獨特的結(jié)構(gòu)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 第12頁，共15頁，2022年，5月20

9、日，18點34分，星期三在實際應(yīng)用中，往往最大流量遠低于儀表的上限值，隨著負荷的變化，最小流量又往往會低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的最佳工作段，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(jié)構(gòu)尺寸小，僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，與渦街流量計作成一體，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，電池供電的本地顯示型

10、渦街流量計采用微功耗高新技術(shù)，采用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節(jié)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。溫度補償一體型渦街流量計還帶有溫度傳感器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測量可直接測量出氣體介質(zhì)的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量。 第13頁，共15頁，2022年，5月20日，18點34分，星期三測量介質(zhì)：氣體、液體、蒸氣 口徑規(guī)格法蘭卡裝式口徑選擇25,32,50,80,100 法蘭連接式口徑選擇100,150,200 流量測量范圍正常測量流速范圍?雷諾數(shù)1.510

11、44106；氣體550m/s;液體0.57m/s 正常測量流量范圍液體、氣體流量測量范圍見表2；蒸氣流量范圍見表3 測量精度1.0級? 1.5級 被測介質(zhì)溫度:常溫25100 高溫25150 -25250 輸出信號脈沖電壓輸出信號高電平810V 低電平0.71.3V 脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m 脈沖電流遠傳信號420 mA,傳輸距離為1000m 儀表使用環(huán)境溫度:-25+55 濕度:590% RH50 材質(zhì)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 第14頁，共15頁，2022年，5月20日，18點34分，星期三LUCB型插入式渦街 LUCB型插入式渦街O 口徑020200mm025 250mm030 300mm035 35