GYLUG 智能燃气表

1. 工作原理

在流体中设置非流线型旋涡发生体（阻流体），则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼旋涡，在旋涡发生体下游形成交替有规律的旋涡列。设旋涡的发生频率为f，被测介质来流的平均速度为V，旋涡发生体迎流面宽度为d，根据卡曼天然气原理，有如下关系式:

f=StV/d 公式(1)

式中：
f－发生体一侧产生的卡门旋涡频率HZ
　　St－斯特劳哈尔数（无量纲数）
　　V－流体的平均流速 (m/s)
d－旋涡发生体的宽度 (m)

由此可见，通过测量卡曼天然气分离频率便可算出瞬时流量。其中,斯特罗哈尔数（St）是无因次未知数，
表示斯特劳哈尔数（St）与雷诺数（Re）的关系。
在曲线表中St＝0.17的平直部分，漩涡的释放频率与流速成正比,即为天然气流量传感器测量范围度。只要检测出频率f就可以求得管内流体的流速，由流速V求出体积流量。所测得的脉冲数与体积量之比，称为仪表常数（K），见式（2）
　 K＝3600f/Q（1/m³） 公式（2）
式中：K＝仪表常数（m^-3）。
f＝脉冲个数
Q＝体积流量（m³）

1. 主要技术指标 表(一)

第二部分: 仪表口径的确定和安装设计
仪表选型是仪表应用中非常重要的工作,仪表选型的正确与否将直接影响到仪表是否能够正常运行.因此用户和设计单位在选用本公司产品时,请仔细阅读本节资料,认真核对流体的工艺参数并随时可与我公司的销售或部门，以确保选型正确。

一．适用流量范围和仪表口径的确定
仪表口径的选择，根据流量范围来确定。不同口径天然气流量仪表的测量范围是不一样的。即使同一口径流量表，用于不同介质时，它的测量范围也是不一样的。实际可测的流量范围需要通过计算确定。
(一)参比条件下空气及水的流量范围，见表（二），参比条件如下：
1．气体：常温常压空气，t=20℃，P=0.1MPa（绝压），ρ=1.205 kg/m³，υ=15×10^-6 m²/s。
2．液体：常温水，t=20℃，ρ=998.2kg/m³，υ=1.006×10^-6m²/s。
（二）确定流量范围和仪表口径的基本步骤：
1． 明确以下工作参数。
（1）被测介质的名称、组份
（2）工作状态的***小、常用、***大流量
（3）介质的***低、常用、***高压力和温度
（4）工作状态下介质的粘度
2． 天然气流量仪表测量的是介质的工作状态体积流量，因此应先根据工艺参数求出介质的工作状态体积流量,相关公式如下：
（1）已知气体标准状态体积流量，可通过以下公
式求出工况体积流量
公式（3）
(2)已知气体标准状态密度ρ，可通过以下公
式求出工况密度
公式（4）
（3）已知质量流量Q_m换算为体积流量Q_v
公式（5）
式中：
Q_v： 介质在工况状态下的体积流量(m³/h)
（Q_v=3600f/K K:仪表系数 ）
Q_o： 介质在标准状态下的体积流量(Nm³/h)
Q_m： 质量流量 (t/h)
ρ： 介质在工况状态下的密度(kg/m³)
ρ_o：介质在标准状态下的密度(kg/m³)，常用气体介质的标准状态密度，见表（三）
P： 工况状态表压(MPa)
t： 工况状态温度(℃)
3．仪表下限流量的确定。天然气流量仪表的上限适用流量一般可不计算，天然气流量仪表口径的选择主要是对流量下限的计算。下限流量的计算应该满足两个条件：***小雷诺数不应低于界限雷诺数（Re=2×10⁴）；对于应力式天然气流量仪表在下限流量时产生的旋涡强度应大于传感器旋涡强度的允许值（旋涡强度与升力ρv² 成比例关系）。这些条件可表示如下：
由密度决定的工况可测下限流量：

由运动粘度决定的线性下限流量：
公式（7）
式中：
Q_ρ：满足旋涡强度要求的***小体积流量(m³/h)
ρ₀:参比条件下介质的密度
Q_υ:满足***小雷诺数要求的***小线性体积流量(m³/h)
ρ:被测介质工况密度（kg/m³）
Q₀: 参比条件下仪表的***小体积流量
(m³/h)
υ:工作状态下介质的运动粘度(m²/s)
υ_o:参比条件下介质的运动粘度(m²/s)
通过公式（6）、（7）计算出Q_ρ和Q_ν。比较Q_ρ和Q_ν，确定流量仪表可测下限流量和线性下限流量：
Q_υ≥Q_ρ：可测流量范围为Q_ρ～Qmax , 线性流量范围为Q_υ～Qmax
Q_υ<Q_ρ：可测流量范围和线性流量范围为
Q_ρ～Qmax
Qmax：天然气流量仪表的上限体积流量(m³/h)

4．仪表上限流量以表(二)中的上限流量为准.气体的上限流速应该小于70m/s,液体的上限流速应该小于7m/s

5．当用户测量的介质为蒸汽时，常采用的计量单位是质量流量，即：t/h或Kg/h。由于蒸汽（过热蒸汽和饱和蒸汽）在不同温度和压力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范围的确定可由公式(8)进行计算得出
公式（8）
式中：
ρ： 蒸汽的密度（kg/m³）
ρ₀：1.205kg/m³
Q_蒸汽 ：蒸汽质量流量（t/h）
6．计算压力损失，检测压力损失对工艺管线是否有影响，公式(单位：Pa)：
Δp= CdρV²/2 公式（9）式中：

ρ：工况介质密度（kg/m³）V:平均流速（m/s）
7．被测介质为液体时,为防止气化和气蚀,应使管道压力符合以下要求:
p≥2.7Δp+1.3p₀ 公式（10）
式中：
Δp: 压力损失（Pa）
p₀：工作温度下液体的饱和蒸汽压（Pa绝压）
Po:流体的蒸汽压力 (Pa绝压)
8．天然气流量计不适合测量高粘度液体。当计算出的可测流量下限不满足设计工艺要求时，应该考虑选用其它类型流量计。
9．通过计算如果有两种口径都可满足要求，为了提高测量效果、降低造价，应选用口径较小的表。应该注意的是，尽可能使常用量处在流量范围上限的1/2～2/3

Δp:压力损失（Pa） Cd：压力损失系数

表(二)　　参比条件下天然气流量传感器工况流量范围表 注：表中(300)～(1000)口径为插入式

表(三)　常用气体介质的标准状态密度（0℃，绝压P=0.1MPa）