煙氣流量表的應(yīng)用

智能型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)。智能型渦街流量計的特點是壓力損失小,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(hù)量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。智能型渦街流量計采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)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。

煙氣流量表的測量原理

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 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?）
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=πD2U/4=πD2mdf/4Sr 　　　　　　　　　　　　　　　　2
　　　　　　　　　　　　 K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 　　　　　　　　　　　　　　　　 3
式中 K－流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。
　　 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=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr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，VSF的流量計算式為

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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa；
　　 Tn，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K；
　　 Zn，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)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。

　　渦街流量計便是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)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(biāo)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。
　　 為提高智能型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XE-LU改進(jìn)型渦街流量傳感器，因其*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。
　　 在實際應(yīng)用中，往往zui大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值，隨著負(fù)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*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(jìn)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智能型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(biāo)況體積流量。
煙氣流量表技術(shù)參數(shù)

◆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)1.5×104～4×106；氣體5～50m/s; 液體0.5～7m/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–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(yuǎn)傳信號 4～20 mA,傳輸距離為1000m
◆儀表使用環(huán)境 溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% 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(hù)等級 IP65

原理

防堵型畢托巴傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，主要部件加工精度高，每臺產(chǎn)品都在實驗室高精度標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞上進(jìn)行吹風(fēng)標(biāo)定，并把標(biāo)定結(jié)果作成數(shù)據(jù)庫存入單片機程序中，且一次元件安裝簡便，維護(hù)量小，安裝時只需在介質(zhì)管道上打一個Φ45mm左右的小孔，便可直接與畢托巴傳感器的連接座焊接，尤其是對大口徑管道的測量比渦街、孔板等節(jié)流流量計測量*性更為突出。

畢托巴是采用皮托管原理提取流體流速（全壓-靜壓＝動壓）再換算成流體體積流量與質(zhì)量流量的差壓式流量計。皮托管原理很早就被廣泛應(yīng)用在航天航空業(yè)中。如：飛機風(fēng)洞的測試和檢測、飛機發(fā)動機氣體動力測試、飛機飛行速度的測速桿等。

防堵型畢托巴測量系統(tǒng)由防堵塞一次測量傳感器——畢托巴傳感器（無需清灰，本身具有防堵耐磨性能）、保護(hù)裝置、高精度差壓變送器組成；利用畢托巴傳感器作為流量測量的傳感器配合高精度差壓變送器測出差壓，并將差壓信號轉(zhuǎn)換成4～20mA DC標(biāo)準(zhǔn)電流信號，再引入DCS系統(tǒng)（由我廠提供計算模型和參數(shù)表），并用數(shù)字顯示出差壓、瞬時流量、累積流量、速度等參數(shù)。

3.2防堵型流量系統(tǒng)構(gòu)成圖

特點

◆ 節(jié)能：由于一次測量元件智能探針是Φ20mm不銹鋼制成，其截面積很小在介質(zhì)管道中幾乎無壓力損失，使運行成本大大減小，與孔板等節(jié)流裝置相比較具有明顯的節(jié)能效果。是國家發(fā)改委推薦的第061號節(jié)能產(chǎn)品。

◆ 耐高溫高壓：一次元件智能探針材質(zhì)選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼 ( 根據(jù)不同介質(zhì)選用特種鋼 )，可耐介質(zhì)zui高溫度650℃，介質(zhì)zui高壓力32MPa。

◆ 可靠性高：因探針的構(gòu)造非常簡單，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，導(dǎo)壓管內(nèi)介質(zhì)不流動，雜物不容易進(jìn)去，所以能長時間保持測量精度。

◆ 安裝簡便：只需在管道合適的位置上打一個相當(dāng)?shù)目?，把一次元件探針插入管道中心，即可方便地進(jìn)行安裝。

◆ 無需維護(hù)：一次測量元件探針本身無需維護(hù)，只需按計量器具定期檢定要求對差壓變送器進(jìn)行零點和滿度的校驗以及二次表輸入相應(yīng)的電流進(jìn)行校驗。

◆ 測量范圍廣：流量在0.2 t/h～50000 t/h都可以精確測量。對低流速、小流量、大管徑測量效果尤佳。

◆ 廣泛用于氣體、蒸汽和液體流量測量。氣體：一次風(fēng)速 ( 量 )、二次風(fēng)速 ( 量 )、( 負(fù)壓 ) 空氣、氧氣、氫氣、干氣、煤氣 ( 轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣 )、天然氣、液化氣、煙氣、 化工物料氣等；汽體：過熱蒸汽、飽和蒸汽、濕蒸汽、雙向蒸汽等；液體：水、不滿管水、輕油、焦油、原油、各種溶液、化工物料液等。

◆ 介質(zhì)管道橫截面形狀適用范圍廣：本流量計對介質(zhì)管道截面的幾何形狀無要求，圓形、橢圓形、方形、長方形、棱形、三角形、 梯形等均適用。

◆ 不要求直管段：清華大學(xué)幾十年吹風(fēng)實驗積累了各種工況下彎管段到15倍管徑之間修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫，只要用戶提供直管段長度即可，即使在彎管處安裝同樣保證精度。

◆ 配有智能化二次儀表：既可數(shù)顯各項參數(shù)，又可進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，便于集中管理。

五、安裝

1）選擇好位置并開孔。

2）畢托巴傳感器在焊接前應(yīng)檢查尺寸和頭部方向，要保證安裝后畢托巴探頭部位于管道中心線上，并且使總壓孔對正來流方向。

3）在畢托巴傳感器的總壓和靜壓引出口處各連接一個一次截止閥，注意將所有管道接頭，一次截止閥等連接件盡可能改成焊接連接，以杜絕漏氣。正常運行后，應(yīng)檢查并保證無泄漏。

4）差壓變送器固定在適當(dāng)?shù)闹Ъ苌?。并根?jù)現(xiàn)場情況選擇差壓變送器安裝位置。差壓變送器的兩個接口應(yīng)布置在同一水平面內(nèi)。

5）管道和焊口應(yīng)*清洗，在緊固差壓變送器前，還應(yīng)逐個打開一次截止閥，用空氣清洗導(dǎo)壓管內(nèi)的焊渣和污物。然后將截止閥關(guān)斷。

6）連接好差壓變送器信號線。

投入運行：

將差壓變送器24V直流電源投入。

將兩個一次截止閥依次打開。

安裝示意圖：