GDW一體式渦街流量計(jì)

1、用途、特點(diǎn)

GDW型一體式渦街流量計(jì)是一種采用壓電晶體作為檢測(cè)元件的現(xiàn)場(chǎng)顯示型流量計(jì)，本流量計(jì)不需要配套二次儀表，可分別顯示瞬時(shí)流量和累積流量，并可由儀表內(nèi)部電池供電，不需外接電源，特別適用于油田或供電不便的場(chǎng)所。本流量計(jì)測(cè)量DN25～DNl000mm管道的液體、氣體或蒸汽的流量，本流量計(jì)亦可由外部電源(24VDC)供電組成電流遠(yuǎn)傳型一體式渦街流量計(jì)。電流遠(yuǎn)傳型輸出與流量成正比的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)4～20mA。在危險(xiǎn)場(chǎng)所使用時(shí)，應(yīng)選擇防爆結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。

2、工作原理

一體式渦街流量計(jì)的基本原理是卡門(mén)渦街原理，即“渦街旋渦分離頻率與流速成正比”。變送器流通本體直徑與儀表的公稱口徑基本相同。如圖一所示，流通本體內(nèi)插入有一個(gè)近似為等腰三角形的柱體，柱體的軸線與被測(cè)介質(zhì)流動(dòng)方向垂直，底面迎向流體。    

當(dāng)被測(cè)介質(zhì)流過(guò)柱體時(shí)，在柱體兩側(cè)交替產(chǎn)生旋渦，旋渦不斷產(chǎn)生分離，在柱體下游便形成了交錯(cuò)排列的兩列旋渦即“渦街”。理論分析和實(shí)驗(yàn)證明，旋渦分離的頻率與柱側(cè)介質(zhì)流速成正比。

式中：f-柱體側(cè)旋渦分離的頻率（Hz）,V-柱側(cè)流速（m/s,d-柱體迎流面寬度（m）,Sr-斯特勞哈爾數(shù)。是一個(gè)取決于柱體斷面形狀而與流體性質(zhì)和流速大小基本無(wú)關(guān)的常數(shù)，Sr：0.17～0.18。

圖一  圓管內(nèi)的渦街

GDW一體式渦街流量計(jì)的設(shè)計(jì)柱寬d與流通管直徑D具有固定的比值，因此，流經(jīng)管內(nèi)的平均流速與柱側(cè)流速有固定的比值：/ =1-1.25d/D

于是：   

由于上式中d和D都是已知的結(jié)構(gòu)尺寸，而Sr是常數(shù)。因此測(cè)得旋渦分離頻率f,便測(cè)得了管內(nèi)的平均流速，從而測(cè)得流量Q：Q=3600F· (m³/h)

式中：F-傳感器流通本體的流通面積（m²）,-傳感器流通本體的平均流速（m/s）

旋渦交錯(cuò)分離，在柱體兩側(cè)及柱體后面的尾流中產(chǎn)生脈動(dòng)壓力，設(shè)在柱體內(nèi)部(或后面)的檢測(cè)探頭受到這種微小脈動(dòng)壓力的作用，使埋設(shè)在探頭內(nèi)的壓電晶體元件受到交變應(yīng)力而產(chǎn)生交變電荷信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大器上的電荷變換、放大，濾波限幅和觸發(fā)整形處理后，輸出頻率與旋渦分離頻率相同的方波電壓脈沖信號(hào)。該信號(hào)再送到系數(shù)板上的倍率乘法器，傳感器輸出的每一個(gè)脈沖將代表一定體積的被測(cè)流體。一段時(shí)間內(nèi)輸出總脈沖數(shù)，將代表這段時(shí)間內(nèi)流過(guò)傳感器的流體總體積。

傳感器輸出電流脈沖信號(hào)送到連于一體的就地顯示儀，就地顯示儀采用微功耗CPU，測(cè)量渦街傳感器輸出的頻率信號(hào)，根據(jù)設(shè)定的密度，渦街流量系數(shù)進(jìn)行流量運(yùn)算，現(xiàn)場(chǎng)液晶顯示瞬時(shí)流量和累積流量。

3、主要參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)

使用條件及參數(shù)

環(huán)境溫度：-40~85℃；

相對(duì)濕度：5％~90％

大氣壓力：86~106kPa；

被測(cè)流體是單相流體或可以認(rèn)為是單相的流體。

技術(shù)參數(shù)

公稱通徑：25~1000mm：  (大于300mm為插入式結(jié)構(gòu))

測(cè)量介質(zhì)：液體、氣體、蒸汽    

精度等級(jí)：1.0級(jí)：  (插入式結(jié)構(gòu)為2.5級(jí))

重復(fù)性：≤0.2％；

供電電源：3.6V鋰電池，遠(yuǎn)傳為24VDC

公稱壓力：2.5MPa、4.0MPa、6.9MPa(特殊)

介質(zhì)溫度：-40~+300℃

連接方式：法蘭卡裝式、插入式(≥300mm)

輸出信號(hào)：4~20mA，電池供電無(wú)輸出

本體材質(zhì)：1Crl8Ni9Ti

負(fù)載能力：≤300Ω    

線性度：≤土1％

防護(hù)等級(jí)：IP65

防爆等級(jí)：ExiaIICT6(本安) 通過(guò)安全柵供電

          EXDIIBT4 (隔爆)配電器供電

關(guān)聯(lián)設(shè)備：LJ9201(安全柵)，  DFP(配電器)

4、流量范圍

注1：表1中所列流量范圍是在下述狀態(tài)下標(biāo)定的：

對(duì)于氣體是在溫度為0℃，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的空氣（ρ0 =1.293k g/m³）

對(duì)于液體是為4℃的水（ρ0 =1000k g/m³）

對(duì)于蒸汽是壓力為0.4Mpa的干飽和蒸汽（ρ0 =2.1628k g/m³）

其結(jié)構(gòu)有：

(1).測(cè)速本體：它內(nèi)部裝有旋渦發(fā)生體和應(yīng)力式旋渦敏感元件，用來(lái)測(cè)量插入點(diǎn)的流速并轉(zhuǎn)換成電荷脈沖信號(hào)；

(2).插入桿：與測(cè)速本體連接，是一根空心的不銹鋼管，它的插入深度應(yīng)令測(cè)速本體處于管道中心點(diǎn)，插入桿內(nèi)的空心部分有信號(hào)線將電荷脈沖信號(hào)傳送至放大器中；

(3)被測(cè)管道；

(4)連接開(kāi)口法蘭：焊于被測(cè)管道上用來(lái)與變送器相連；

(5).球閥：利用它可以使變送器在拆卸維修時(shí)不影響管道的使用，球閥按定貨需要提供；

(6).支承法蘭；它用來(lái)支承插入桿；

(7).密封壓墊：在密封壓墊下裝有耐高溫的密封填料或密封墊片，當(dāng)壓緊壓墊后對(duì)插入桿起密封作用，使被測(cè)介質(zhì)不會(huì)泄漏；

(8).固定螺栓；

(9).固定法蘭：當(dāng)插人深度和流速本體方向調(diào)整好后，固定插入桿位置；

(10).放大器：在鋁制外殼內(nèi)裝有電路板將敏感元件送來(lái)的電荷脈沖放大，整形為脈沖信號(hào)，再經(jīng)脈沖／電流轉(zhuǎn)換成為4-20mA，DC摸擬信號(hào)輸出；

(11).放大器電纜引入口。

5、插入式渦街流量計(jì)

其結(jié)構(gòu)有：

(1).測(cè)速本體：它內(nèi)部裝有旋渦發(fā)生體和應(yīng)力式旋渦敏感元件，用來(lái)測(cè)量插入點(diǎn)的流速并轉(zhuǎn)換成電荷脈沖信號(hào)；

(2).插入桿：與測(cè)速本體連接，是一根空心的不銹鋼管，它的插入深度應(yīng)令測(cè)速本體處于管道中心點(diǎn)，插入桿內(nèi)的空心部分有信號(hào)線將電荷脈沖信號(hào)傳送至放大器中；

(3)被測(cè)管道；

(4).管道連接開(kāi)口法蘭：焊于被測(cè)管道上用來(lái)與變送器相連；

(5).球閥：利用它可以使變送器在拆卸維修時(shí)不影響管道的使用，球閥按定貨需要提供；

(6).支承法蘭；它用來(lái)支承插入桿；

(7).密封壓墊：在密封壓墊下裝有耐高溫的密封填料或密封墊片，當(dāng)壓緊壓墊后對(duì)插入桿起密封作用，使被測(cè)介質(zhì)不會(huì)泄漏；

(8).固定螺栓；

(9).固定法蘭：當(dāng)插人深度和流速本體方向調(diào)整好后，由固定法蘭固定插入桿位置；

(10).放大器：在鋁制外殼內(nèi)裝有電路板將敏感元件送來(lái)的電荷脈沖放大，整形為脈沖信號(hào)，再經(jīng)脈沖／電流轉(zhuǎn)換，成為4-20mA，DC摸擬信號(hào)輸出；

(11).放大器電纜引入口。

6、安裝

6．1安裝地點(diǎn)的選擇

 a．環(huán)境溫度：流量計(jì)的工作環(huán)境溫度不低于-40℃，不高于+55℃，如受到生產(chǎn)設(shè)備的熱幅射時(shí)，應(yīng)采取隔熱和通風(fēng)措施。

 b．環(huán)境空氣：避免將流量計(jì)安裝在含腐蝕性氣體的環(huán)境中，如只能安裝在含腐蝕性氣體的環(huán)境中，則需提供充分的排風(fēng)措施。

  c．機(jī)械振動(dòng)和沖擊：流量計(jì)的結(jié)構(gòu)是堅(jiān)固的，不會(huì)因振動(dòng)而損傷，但振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)，若管道上的振動(dòng)和沖擊強(qiáng)烈，而介質(zhì)流速又低，則可能導(dǎo)致干擾信號(hào)大于流量信號(hào)，造成示值誤差。因此，流量計(jì)應(yīng)當(dāng)盡可能安裝在振動(dòng)和沖擊小的場(chǎng)所，安裝位置在5～20Hz的振動(dòng)頻率下，要求振動(dòng)加速度不大于1g，否則應(yīng)采取減振措施。例如在流量計(jì)安裝處振源來(lái)向的管道上加裝固定支撐。

 d．其它：流量計(jì)安裝地點(diǎn)周?chē)鷳?yīng)有充足的空間，安裝在高處的流量計(jì)應(yīng)盡量有工作平臺(tái)，以便于安裝和維修。此外，為了維修檢查方便，附近應(yīng)有可供測(cè)量?jī)x器用的交流220v電源插座。

6．2管道安裝與要求

a．流量計(jì)上游側(cè)和下游側(cè)應(yīng)有足夠長(zhǎng)的直管段。直管段長(zhǎng)度應(yīng)符合表3的要求，

b．在規(guī)定的直管段長(zhǎng)度內(nèi)，管道入流段與出流段目測(cè)應(yīng)是平直的。為保證被測(cè)介質(zhì)滿管，流量計(jì)應(yīng)盡量避免安裝在調(diào)節(jié)閥、半開(kāi)閘閥的下游。一般情況下不在擴(kuò)大管后安裝流量計(jì)。

c．本流量計(jì)可垂直、水平或其它任何角度安裝，將流量計(jì)安裝在垂直或傾斜管道上時(shí)，流體流向應(yīng)是自下而上的。

d．需要在流量計(jì)附近裝設(shè)取壓或測(cè)溫點(diǎn)時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在傳感器前1d以外，測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)在傳感器5d以外。

e．安裝卡裝式法蘭時(shí)，注意密封墊，不要深入管內(nèi)。

f．被測(cè)介質(zhì)流向必須與傳感器流通本體上的流向箭頭標(biāo)志一致。

6．3插入式渦街流量變送器的安裝

a. 在管道上準(zhǔn)備安裝流量計(jì)處開(kāi)一個(gè)? 70圓孔。

b. 在圓孔處焊上隨流量變送器提供的開(kāi)口法蘭，要求開(kāi)口法蘭短管必須垂直管道并且短管的軸線與管道中心線重合。圖六所示。

  圖六  插入式渦街流量變送器開(kāi)口法蘭與管道的焊接

c．根據(jù)需要確定是否安裝球閥。在維修時(shí)裝拆流量變送器時(shí)允許中斷流量，則不需要裝球閥；如果不允許中斷流量，則需要裝球閥。球閥由我公司配套供應(yīng)，型號(hào)為：

Q41F16(DN65)，若需要安裝球閥，訂貨時(shí)必須注明。

d．如果需要安裝球閥，先將球閥裝在開(kāi)口法蘭上，然后打開(kāi)球閥，再將插入式渦街流量變送器裝在球閥上，見(jiàn)圖七，如果不需要安裝球閥，則直接將插入式渦街流量變送器裝在開(kāi)口法蘭上，安裝時(shí)請(qǐng)注意測(cè)速本體1應(yīng)在管道中心處，如果偏高，請(qǐng)調(diào)整一下螺栓8上的螺母位置。

7、一體式渦街流量計(jì)-選型：