高溫蒸汽流量儀表參數—江蘇天罡儀表有限公司

高溫蒸汽流量儀表參數

原則 ： 

渦街流量計是根據“卡門渦街”原理研制成的流體振蕩式流量測量儀表。在一定雷諾數范圍內旋渦的分離頻率與旋渦發生體的幾何尺寸、管道的幾何尺寸有關，旋渦的頻率正比于流量，其結構原理如圖1所示。

渦街流量計所測量的是旋渦發生體兩側的平均速度u1，而反映被測流量的是管道中的平均流速u，它們之間的關系式為

式中：f為旋渦頻率，Hz；Sr為斯特勞哈爾數；u1為發生體兩側的平均流速，m/s；d為發生體迎流面的寬度，m；u為被測介質來流的平均流速，m/s；m為旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比，不可壓縮流體中，由于流體密度ρ不變，由連續性方程可得到m=u/u1。

由此可得體積流量為

  式中K為渦街流量計的儀表系數，1/m3。

  從式（3）可見，渦街流量計的儀表系數僅與其機械結構和斯特勞哈爾數相關，與來流流量無關。而K又表征著渦街流量計的計量特性，在下文中，重點分析在各種不同流體介質條件下K的變化規律。

2、理論分析與計算：

蒸汽對渦街流量計計量特性的影響主要有如下3個因素：首先從式（3）中可以看出，影響K值大小的因素主要有機械結構尺寸D、m、d和斯特勞哈爾數Sr4個變量．從渦街流量計基本原理上分析，在不同流體介質條件下，機械結構尺寸的變化主要是由于溫度的變化帶來的熱脹冷縮引起，其次不同流體可壓縮性的差異也會導致儀表系數的偏差。此外Sr受雷諾數的影響，而雷諾數又受黏度的影響，流體的不同帶來黏度的不同，根據相關的研究黏度對渦街流量計儀表系數的影響可以忽略。下文主要分析前2個因素對蒸汽流量計的影響。

對圖1所示發生體，得到m的計算公式為

對流體流通面積而言，可以把旋渦發生體看作為矩形（寬為d，長為D，見圖1），面積比為

將式（5）帶入式（3）中得

相關的研究表明，當渦街流量計發生體為圖1所示形狀時，在d/D＝0.28時，產生的旋渦強度和旋渦的穩定性，故取d/D＝0.28代入式（6）中得

由金屬材料的線性膨脹公式得

Dt=D20[1+α（t−20）] （8）

式中：Dt為殼體溫度為t的直徑；D20為20℃時殼體的直徑；α為材料線性膨脹系數。

將式（8）帶入式（7）中得到由于溫度變化而引起的儀表系數的變化為

發生體和殼體為不銹鋼材質（1Crl8Ni9Ti），在20～300℃時線性膨脹系數α為16.6×10-6，將α和不同溫度下的Kt帶入式（9）中得到數據如表1所示。

在表1中，Kt/K20表示溫度為t和20℃時儀表系數之比，表示溫度為t時儀表系數的相對變化量，即由于蒸汽溫度的不同所引入的計量偏差，由此計算分析可以看出溫度對機械結構尺寸的變化引起對儀表系數K的影響，隨著溫度的升高，造成的計量偏差也越來越大。

目前市場上測量蒸汽流量計有一體式蒸汽流量計，和分體式蒸汽流量計，一體式蒸汽流量計是不需要接線的，那么分體式現場安裝設計到接線要求，下面我們首先介紹一下分體式蒸汽流量計的性能工作原理和接線要求：

蒸汽流量計一般都是三線制脈沖輸出，我們用蒸汽流量計24V+接TG-2100的流量積算儀的19號端子，用蒸汽流量計24V-接TG-2100的流量積算儀的3號端子，蒸汽流量計脈沖輸出端子接AK-2100的流量積算儀的2號端子，然后3和20號端子串聯。

上列圖片是壓力傳感器接線示意圖，壓力變送器的24V+接AK-2100的流量積算儀6號端子，壓力變送器24V-接AK-2100的流量積算儀19號端子，AK-2100的流量積算儀7和20號端子串聯。

這個圖片接線示意圖是溫度傳感器的接線示意圖，一般溫度傳感器是三線制，其中溫度傳感器紅色端子接2100的流量積算儀10號端子，溫度傳感器剩余2個白色端子接-2100的流量積算儀10和11號端子即可。