数字式蒸汽流量计,DN50蒸汽管道流量计

 蒸汽流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件，因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较*、理想的流量仪表。

蒸汽流量计工作原理是由设计在流场中的旋涡发生体、检测探头及相应的电子线路等组成。当流体流经旋涡发生体时，它的两侧就形成了交替变化的两排旋涡，这种旋涡被称为卡门涡街。在卡门涡街理论的基础上又提出了卡门涡街的频率与流体的流速成正比，并给出了频率与流速的关系式：f = St × V/d 式中:
f 涡街发生频率 （Hz）
V 旋涡发生体两侧的平均流速（m/s ）
St 斯特罗哈尔系数（常数）
这些交替变化的旋涡就形成了一系列交替变化的负压力，该压力作用在检测探头上，便产生一系列交变电信号，经过前置放大器转换、整形、放大处理后，输出与旋涡同步成正比的脉冲频率信号（或标准信号）。
三、流量计使用选择及应用：
1、为了使用方便，电池供电型采用微功耗，采用锂电池供电可不间断运行一年以上，节省了电缆和显示仪表的采购安装费用，可就地显示瞬时流量、累积流量等。
2、温度补偿一体型涡街流量计还带有温度传感器，可以直接测量出饱和蒸汽的温度并计算出压力，从而显示饱和蒸汽的质量流量。
3、温压补偿一体型带有温度、压力传感器，用于气体流量测量可直接测量出气体介质的温度和压力，从而显示气体的标况体积流量。
4、广泛应用于石油、化工、冶金、机械、造纸，以及城市管道供热、供水、煤气等行业的各种低黏度液体、气体、蒸汽等单相流体的工艺计量和节能管理。
四、蒸汽流量计主要特点：
1、可在很宽的流量范围内 量气体、液体和蒸汽的流量而不受流体物理性质的影响；
2、不受温度、压力的影响，同时不易堵，不易卡，不易结垢，耐高温，高压；
3、安全防爆，适用于恶劣环境；
4、无可动部件、无孔洞缝隙设计，产品无磨损、耐脏污，无须机械维修，使用寿命长；
5、采用微功耗,电池供电的现场显示型流量计,可不断电运行两年以上；
6、温压补偿一体化设计；
7、电流输出均为电隔离型,具有良好的共模干扰抑制能力；
8、同时显示流量值与累计流量值,不必轮流切换；
9、采用抗振动探头，有效消除外界振动影响；
10、采用分体式信号转换器，电缆 长100米；
11、量程比宽达20：1；
12、仪表整体结构设计合理，动态测量范围宽，压力损失小；
13、表体采用不锈钢材质，可适用于腐蚀性介质的测量；
14、蒸汽流量计现场液晶显示，脉冲、4～20mA输出或485通迅，可与工业自动化系统连接。
五、
蒸汽流量计主要技术指标表 ( 一 )

公称通径 (mm)	25 ， 40 ， 50 ， 65 ， 80 ， 100 ， 125 ， 150 ， 200 ， 250 ， 300 ， (300 ～ 1000 插入式 )
公称压力 (MPa)	DN25-DN200 4.0(>4.0 协议供货 ) ， DN250-DN300 1.6(>1.6 协议供货 )
介质温度 (℃)	压电式： -40 ～ 260 ， -40 ～ 320 ；电容式：   -40 ～ 300, -40 ～ 400 ， -40 ～ 450 （协议订货）
本体材料	1Cr18Ni9Ti ， ( 其它材料协议供货 )
允许振动加速度	压电式 : 0.2g 电容式 :1.0 ～ 2 .0g
度	±1%R ， ±1.5%R ， ±1FS ；插入式： ±2.5%R ， ±2.5%FS
范围度	1 ： 6 ～ 1 ： 30
供电电压	传感器： +12V DC ， +24V DC ；变送器： +12V DC ， +24V DC ；电池供电型： 3.6V 电池
输出信号	方波脉冲 ( 不包括电池供电型 ) ：高电平 ≥5V ，低电平 ≤1V ；电流：   4 ～ 20mA
压力损失系数	符合 JB/T9249 标准　 Cd≤2.4
防爆标志	本安型： ExdⅡia CT2-T5 隔爆型：   ExdⅡCT2-T5
防护等级	普通型 IP65 潜水型 IP68
环境条件	温度 -20℃ ～ 55℃ ，相对湿度 5% ～ 90% ，大气压力 86   ～ 106kPa
适用介质	气体、液体、蒸汽
传输距离	三线制脉冲输出型： ≤ 300m ，两线制标准电流输出型 (4   ～ 20mA) ：负载电阻

( 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 /m 3 ， υ=15×10 -6 m 2 /s 。
2 ．液体： 常温水， t= 20℃ ， ρ= 998.2kg /m 3 ， υ=1.006×10 -6 m 2 /s 。
（二）蒸汽流量计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 流量
（ 3 ）介质 高压力和温度
（ 4 ）工作状态下介质的粘度
2 ． 涡街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 (m 3 /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 (Nm 3 /h)
Q m ： 质量流量 (t/h)
ρ： 介质在工况状态下的密度 (kg/m 3 )
ρ o ：介质在标准状态下的密度 (kg/m 3 ) ，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。涡街流量仪表的上限适用流量一般可不计算，涡街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 小雷诺数不应低于界限雷诺数（ Re=2×10 4 ）；对于应力式涡街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 ρ v 2 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 体积流量 (m 3 /h)
ρ 0 : 参比条件下介质的密度  
Q υ : 满 线性体积流量 (m 3 /h)
ρ : 被测介质工况密度（ kg/m 3 ）
Q 0 : 参比条件下仪 体积流量
(m 3 /h)
υ : 工作状态下介质的运动粘度 (m 2 /s)
υ o : 参比条件下介质的 运动粘度 (m 2 /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 ：涡街流量仪表的上限体积流量 (m 3 /h)
公式（ 6 ） 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/m 3 ）
ρ 0 ： 1.205kg /m 3
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) ：
Δ p= Cd ρ V 2 /2 公式（ 9 ）
式中：
ρ ：工况介质密度（ kg/m 3 ） 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 ≥ 2.7 Δ p+1.3p 0 公式（ 10 ）
式中：
Δ p: 压力损失（ Pa ）
p 0 ：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 ． 涡街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
Δ p: 压力损失（ Pa ） Cd ：压力损失系数
表 ( 二 ) 　 蒸汽流量计　参比条件下涡街流量传感器工况流量范围表

仪表口径 (mm)	液体		气体
	测量范围 (m 3 /h)	输出频率范围 (Hz)	测量范围 (m 3 /h)	输出频率范围 (Hz)
25	1.2 ～ 16	25 ～ 336	8.8 ～ 55	190 ～ 1140
40	2 ～ 40	10 ～ 200	27 ～ 205	140 ～ 1040
50	3 ～ 60	8 ～ 160	35 ～ 380	94 ～ 1020
80	6.5 ～ 130	4.1 ～ 82	86 ～ 1100	55 ～ 690
100	15 ～ 220	4.7 ～ 69	133 ～ 1700	42 ～ 536
150	30 ～ 450	2.8 ～ 43	347 ～ 4000	33 ～ 380
200	45 ～ 800	2 ～ 31	560 ～ 8000	22 ～ 315
250	65 ～ 1250	1.5 ～ 25	890 ～ 11000	18 ～ 221
300	95 ～ 2000	1.2 ～ 24	1360 ～ 18000	16 ～ 213
(300)	100 ～ 1500	5.5 ～ 87	1560 ～ 15600	85 ～ 880
(400)	180 ～ 3000	5.6 ～ 87	2750 ～ 27000	85 ～ 880
(500)	300 ～ 4500	5.6 ～ 88	4300 ～ 43000	85 ～ 880
(600)	450 ～ 6500	5.7 ～ 89	6100 ～ 61000	85 ～ 880
(800)	750 ～ 10000	5.7 ～ 88	11000 ～ 110000	85 ～ 880
(1000)	1200 ～ 1700	5.8 ～ 88	17000 ～ 170000	85 ～ 880
>(1000)	协议		协议

注：表中 (300) ～ (1000) 口径为插入式
表 ( 三 ) 蒸汽流量计　常用气体介质的标准状态密度（ 0℃ ，绝压 P=0.1MPa ）

气体名称	密度 (kg/m 3 )	气体名称	密度 (kg/m 3 )
空气 ( 干 )	1.2928	乙炔	1.1717
氮气	1.2506	乙烯	1.2604
氧气	1.4289	丙烯	1.9140
氩气	1.7840	甲烷	0.7167
氖气	0.9000	乙烷	1.3567
氨气	0.7710	丙烷	2.0050
氢气	0.08988	丁烷	2.7030
一氧化碳	1.97704	天然气	0.8280
二氧化碳	1.3401	煤制气	0.8020

( 三 ) 选型举例：
例一：已知气体压力和温度及标况下的流量时
某压缩空气，标况流量范围为 Q N =1 200-12000Nm 3 /h , 压力 P=0.7Mpa( 表压 ) ，温度 t= 30℃ 。试确定流量计口径。
步骤一：计算压缩空气的工况体积流量
由公式 (3):
工况使用下限体积流量为 :
Q vmin =Q N ×0.101325×(273.15+t)/293.15/ （ P +0.1 ）
=1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/ （ 0.7 +0.1 ）
=157(m 3 /h)
工况使用流量上限为 : Q vmax =1570(m 3 /h)
步骤二：根据使用工况流量范围 157 -1570m 3 /h ，查表（二），满足下限流量条件的流量计为 DN80 、 DN100 和 DN125 ，考虑到上限流量 1270m 3 /h 及使用效果和经济成本，初选 DN100, DN100 流量计的工况流量范围是 100 -1700m 3 /h ，接近使用流量范围，初选 DN100 流量计，但应具体核算 DN100 流量计在该工况条件下的可测下限流量。核算 DN100 流量计在该工况条件下的可测下限流量：
由公式 (4) 及公式 (6):
  
 
=37.46(m 3 /h)
即，流量计在该工况条件下的可测下限流量是
37.46m 3 /h ，远小于要求的工况下限流量 157m 3 /h ，确定选用 DN100 流量计。
例二：已知蒸汽压力和温度及工况流量时
测量介质为过热蒸汽，蒸汽温度为 320 ℃ ，压力为 1.5MPa （绝压） , 流量范围为 3t/h ～ 25t/h, 试 确定流量计口径。
步骤一：计算蒸汽的等效空气参比条件下的体积流量范围，经查附表 ( 二 ), 该状态下蒸汽的密度为 : 5.665Kg /m 3 , 由公式 (8) :
 
=765(m 3 /h)
6379(m 3 /h)
步骤二：根据等效参比流量范围 765 -6379m 3 /h ，查表（二），比较适合该流量范围为 DN200 口径。
二．仪表的安装设计
仪表的正确安装是保障仪表正常运行的重要环节，若安装不当，轻则影响仪表的使用精度，重则会影响仪表的使用寿命，甚至会损坏仪表。
安装环境要求：
尽可能避开强电设备、高频设备、强开关电源设备。仪表的供电电源尽可能与这些设备分离。
避开高温热源和辐射源的直接影响。若必须安装，须有隔热通风措施。
避开高湿环境和强腐蚀气体环境。若必须安装，须有通风措施。
涡街流量仪表应尽量避免安装在振动较强的管道上。若必须安装，须在其上下游 2D 处加设管道紧固装置，并加防振垫，加强抗振效果。
仪 装在室内，安装在室外应注意防水，特别注意在电气接口处应将电缆线弯成 U 形，避免水顺着电缆线进入放大器壳内。
仪表安装点周围应该留有较充裕的空间，以便安装接线和定期维护。
仪表管道安装要求：
涡街流量仪表对安装点的上下游直管段有一定要求，否则会影响介质在管道中的流场，影响仪表的测量精度。仪表的上下游直管段长度要求见图 ( 三 )
DN 为仪表工称口径 单位 :mm
图 ( 三 )
注 : 调节阀尽可能不安装在涡街流量仪表的上游 , 而应安装在涡街流量仪表的下游 10D 处。
上、下游配管内径应相同。如有差异，则配管内径 Dp 与涡街仪表表体内径 Db, 应满足以下关系
0.98Db≤Dp≤1.05Db
上、下游配管应与流量仪表表体内径同心，它们之间的不同轴度应小于 0.05Db
仪表与法兰之间的密封垫，在安装时不能凸入管内，其内径应比表体内径大 1 -2mm
测压孔和测温孔的安装设计。被测管道需要安装温度和压力变送器时，测压孔应设置在下游 3-5D 处，测温孔应设置在下游 6-8D 处，见图（七）。 D 为仪表工称口径，单位： mm
仪表在在管道上可以水平、垂直或倾斜安装。
测量气体时，在垂直管道安装仪表，气体流向不限。但若管道内含少量液体，为了防止液体进入仪表测量管，气流应自下而上流动，如图（四） a 所示
测量液体时，为了保证管内充满液体，所以在垂直或倾斜管道安装仪表时，应该保证液体流动方向从下而上。若管道内含少量气体，为了防止气体进入仪表测量管，仪表应安装在管线的较低处
如图（四） b 所示
在管道上用气焊开一个略小于φ 100mm 的圆孔，并把圆孔周围毛刺清除干净，以保证测头旋转流利
• 在管道圆孔处焊上厂家提供的法兰，要求法兰轴线与管道轴线垂直。 将球阀及传感器安装在焊接好的发兰上。
调节丝杠，使插入深度符合要求（保证测头中心轴线和管道中心轴线重合），流体流向必须与方向标上的指示箭头保持一致。
均匀拧紧压盖上的螺丝。 ( 注：压盖的松紧程度决定仪表的密封程度和丝杠能否旋动 )
检查各环节是否完成好，慢慢打开阀门观察是否有泄漏（需特别注意人身安全）若有泄露请重复步骤 5 、 6
仪表配线设计及参数设置
第三部分 : 仪表配线设计
一 . 输出频率信号的三线制涡街流量仪表配线设计
输出频率信号的三线制流量传感器采用 DC24V 或 DC12V 电源供电，一般通过三芯屏蔽电缆线 (RWP3 × 0.5mm ) 与显示仪表或计算机相连，屏蔽层应可靠地接到放大器壳的接地螺丝上。屏蔽电缆线的选择应适合现场环境要求，另外屏蔽电缆线要与其它强功率电力线分离，不能平行走线。传感器端子接线见图（八）
 
二．输出标准 4 ~ 20mA 电流信号的两线制涡街流量仪表配线设计
输出标准 4 ~ 20mA 电流信号的两线制变送器采用 DC24V 电源供电，一般通过两芯屏蔽电缆线 (RWP3 × 0.5mm ) 与显示仪表或计算机相连，屏蔽层应可靠地接到放大器壳的接地螺丝上。屏蔽电缆线的选择应适合现场环境要求，另外屏蔽电缆线要与其它强功率电力线分离，不能平行走线。变送器端子接线见图（九）
 
三．带 RS-485 通讯接口功能的涡街流量仪表配线设计
带 RS-485 通讯功能的涡街流量仪表采用 DC24V 电源供电，与其它设备之间采用四线制传输方式。仪表
端子接线见图（十）