紡織廠管道蒸汽流量計(jì)

    蒸汽用于加熱烘干，每個(gè)車(chē)間都需要考核蒸汽用量，所以在每個(gè)車(chē)間進(jìn)氣管道上必須安裝一臺(tái)智能蒸汽流量計(jì)，用于計(jì)量每個(gè)車(chē)間每天每月，年的用氣量，達(dá)到工廠考核標(biāo)準(zhǔn)。智能蒸汽流量計(jì)在選型時(shí)需要提供幾個(gè)參數(shù)：管道口徑，工作壓力，蒸汽溫度，供電方式，顯示方式，安裝方式等。

    目前市場(chǎng)上測(cè)量蒸汽流量計(jì)有一體式蒸汽流量計(jì)，和分體式蒸汽流量計(jì)，一體式蒸汽流量計(jì)是不需要接線(xiàn)的，那么分體式現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)計(jì)到接線(xiàn)要求，下面我們首先介紹一下分體式蒸汽流量計(jì)的性能工作原理和接線(xiàn)要求：

    蒸汽流量計(jì)一般都是三線(xiàn)制脈沖輸出，我們用蒸汽流量計(jì)24V+接AK-2100的流量積算儀的19號(hào)端子，用蒸汽流量計(jì)24V-接DS-2100的流量積算儀的3號(hào)端子，蒸汽流量計(jì)脈沖輸出端子接DS-2100的流量積算儀的2號(hào)端子，然后3和20號(hào)端子串聯(lián)。

上列圖片是壓力傳感器接線(xiàn)示意圖，壓力變送器的24V+接DS-2100的流量積算儀6號(hào)端子，壓力變送器24V-接DS-2100的流量積算儀19號(hào)端子，DS-2100的流量積算儀7和20號(hào)端子串聯(lián)。

這個(gè)圖片接線(xiàn)示意圖是溫度傳感器的接線(xiàn)示意圖，一般溫度傳感器是三線(xiàn)制，其中溫度傳感器紅色端子接DS-2100的流量積算儀10號(hào)端子，溫度傳感器剩余2個(gè)白色端子接DS-2100的流量積算儀10和11號(hào)端子即可。

紡織廠管道蒸汽流量計(jì)主要特點(diǎn)：
1．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而牢固，無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高，長(zhǎng)期運(yùn)行十分可靠 。
2．安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)十分方便。
3．檢測(cè)傳感器不直接接觸被測(cè)介質(zhì)，性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)。
4．輸出是與流量成正比的脈沖信號(hào)，無(wú)零點(diǎn)飄移，精度高。
5．測(cè)量范圍寬，量程比可達(dá)1：10。
6．壓力損失較小，運(yùn)行費(fèi)用低，更具節(jié)能意義。

紡織廠蒸汽流量計(jì)原理：

    蒸汽流量計(jì)是根據(jù)“卡門(mén)渦街”原理研制成的流體振蕩式流量測(cè)量?jī)x表。在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)旋渦的分離頻率與旋渦發(fā)生體的幾何尺寸、管道的幾何尺寸有關(guān)，旋渦的頻率正比于流量，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

渦街流量計(jì)所測(cè)量的是旋渦發(fā)生體兩側(cè)的平均速度u1，而反映被測(cè)流量的是管道中的平均流速u(mài)，它們之間的關(guān)系式為

式中：f為旋渦頻率，Hz；Sr為斯特勞哈爾數(shù)；u1為發(fā)生體兩側(cè)的平均流速，m/s；d為發(fā)生體迎流面的寬度，m；u為被測(cè)介質(zhì)來(lái)流的平均流速，m/s；m為旋渦發(fā)生體兩側(cè)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(xù)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(jì)的儀表系數(shù)，1/m3。

  從式（3）可見(jiàn)，渦街流量計(jì)的儀表系數(shù)僅與其機(jī)械結(jié)構(gòu)和斯特勞哈爾數(shù)相關(guān)，與來(lái)流流量無(wú)關(guān)。而K又表征著渦街流量計(jì)的計(jì)量特性，在下文中，重點(diǎn)分析在各種不同流體介質(zhì)條件下K的變化規(guī)律。

紡織廠管道蒸汽流量計(jì)技術(shù)指標(biāo)：
1．測(cè)量介質(zhì)：氣體、飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽。
2．精度等級(jí)：液體±1.0%，氣體（蒸汽） ±1.5%，插入式±2.5%。
3．工作壓力：1.6MPa，2.5MPa，4.0MPa。
4．介質(zhì)溫度：普通型-40～150℃ 中溫型-40～250℃ 高溫型-40～350℃。
5．輸出信號(hào)：三線(xiàn)電壓脈沖，低電平0～1V，高電平 > 4V，占空比50%； 二線(xiàn)制標(biāo)準(zhǔn)電流4～20mA；三線(xiàn)制標(biāo)準(zhǔn)電流0～10mA。
6．工作環(huán)境：-35℃～+60℃，濕度≤95%RH。
7．工作電源：DC12V；DC24V。
8．殼體材料：碳鋼、不銹鋼。

理論分析與計(jì)算：

    蒸汽對(duì)流量計(jì)計(jì)量特性的影響主要有如下3個(gè)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(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸D、m、d和斯特勞哈爾數(shù)Sr4個(gè)變量．從渦街流量計(jì)基本原理上分析，在不同流體介質(zhì)條件下，機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸的變化主要是由于溫度的變化帶來(lái)的熱脹冷縮引起，其次不同流體可壓縮性的差異也會(huì)導(dǎo)致儀表系數(shù)的偏差。此外Sr受雷諾數(shù)的影響，而雷諾數(shù)又受黏度的影響，流體的不同帶來(lái)黏度的不同，根據(jù)相關(guān)的研究黏度對(duì)渦街流量計(jì)儀表系數(shù)的影響可以忽略。下文主要分析前2個(gè)因素對(duì)華云蒸汽流量計(jì)的影響。

溫度的影響：

對(duì)圖1所示發(fā)生體，得到m的計(jì)算公式為

對(duì)流體流通面積而言，可以把旋渦發(fā)生體看作為矩形（寬為d，長(zhǎng)為D，見(jiàn)圖1），面積比為

將式（5）帶入式（3）中得

相關(guān)的研究表明，當(dāng)渦街流量計(jì)發(fā)生體為圖1所示形狀時(shí)，在d/D＝0.28時(shí)，產(chǎn)生的旋渦強(qiáng)度和旋渦的穩(wěn)定性好，故取d/D＝0.28代入式（6）中得

由金屬材料的線(xiàn)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(shí)殼體的直徑；α為材料線(xiàn)性膨脹系數(shù)。

將式（8）帶入式（7）中得到由于溫度變化而引起的儀表系數(shù)的變化為

發(fā)生體和殼體為不銹鋼材質(zhì)（1Crl8Ni9Ti），在20～300℃時(shí)線(xiàn)性膨脹系數(shù)α為16.6×10-6，將α和不同溫度下的Kt帶入式（9）中得到數(shù)據(jù)如表1所示。

在表1中，Kt/K20表示溫度為t和20℃時(shí)儀表系數(shù)之比，表示溫度為t時(shí)儀表系數(shù)的相對(duì)變化量，即由于蒸汽溫度的不同所引入的計(jì)量偏差，由此計(jì)算分析可以看出溫度對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸的變化引起對(duì)儀表系數(shù)K的影響，隨著溫度的升高，造成的計(jì)量偏差也越來(lái)越大。