过程控制与仪表精选文档.ppt

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1、过程控制与仪表本讲稿第一页，共十五页涡街流量计：在流体中安放一个非流线型旋涡发在流体中安放一个非流线型旋涡发生体，使流体在发生体两侧交替地生体，使流体在发生体两侧交替地分离，释放出两串规则地交错排列分离，释放出两串规则地交错排列的旋涡，且在一定范围内旋涡分离的旋涡，且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正比的流量计。频率与流量成正比的流量计。本讲稿第二页，共十五页涡街流量计涡街流量计主要用于工业管道介质涡街流量计主要用于工业管道介质流体流体的流量测量的流量测量,如如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程量程范围大范围大,精度高精度高,在测

2、量工况在测量工况体积流量体积流量时几乎不受流时几乎不受流体体密度密度、压力、温度、压力、温度、粘度粘度等参数的影响。无可动机等参数的影响。无可动机械零件，因此可靠性高械零件，因此可靠性高,维护量小。维护量小。仪表仪表参数能长期稳参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式定。涡街流量计采用压电应力式传感器传感器,可靠性高可靠性高,可在可在-20+250的的工作温度范围工作温度范围内工作。有模拟内工作。有模拟标准信号标准信号,也有数字脉冲信号输出也有数字脉冲信号输出,容易与容易与计算机计算机等数字系统配套等数字系统配套使用使用,是一种比较先进、理想的测量仪器。是一种比较先进、理想的测量仪器。本讲稿第

3、三页，共十五页涡街流量计的应用涡街流量计的应用 涡用流量计的选择涡用流量计的选择（1）涡街流量变送器的选择 我公司在饱和蒸汽测量中采用明通仪表有限公司生产的VA型压电式涡街流量变送器，由于涡街流量计量程范围宽，因此，在实际应用中，一般主要考虑测量饱和蒸汽的流量不得低于涡街流量计的下限，也就是说必须满足流体流速不得低于5m/s。根据用汽量的大小选用不同口径的涡街流量变送器，而不能以现有的工艺管道口径来选择变送器口径。本讲稿第四页，共十五页（2）压力补偿压力变送器的选择 由于饱和蒸汽管路长，压力波动较大，必须采用压力补偿，考虑到压力、温度及密度的对应关系，测量中只采用压力补偿即可，由于明通公司管道

4、饱和蒸汽压力在0.30.7MPa范围，压力变送器的量程选择1MPa即可。本讲稿第五页，共十五页（3）显示仪表选择显示仪表智能流量显示仪，具有稳压补偿、瞬时流量显示和累积流量积算功能。本讲稿第六页，共十五页涡街流量计的多数设定涡街流量计的多数设定（1）仪表系统的设定，合肥仪表总厂需设定的仪表 系数K可用下式表示：K=1000/K0 式中：K0为涡街发生体在出厂时标定的仪表常数，L/脉冲；k的单位为脉冲数/m3。（2）压力补偿压力变送器的量程设定。（3）压力、流量报警上限设定。本讲稿第七页，共十五页3、涡街流量计的安装（1）涡街流量计尽量安装在远离振动源和电磁干扰较强的地方，振动存在的地方必须采用

5、减振装置，减少管道受振动的影响。（2）直管段的配置，前后直管段要满足涡街流量计的要求，所配管道内径也必须和涡街流量变送器内径一致。本讲稿第八页，共十五页4、涡街流量计使用注意事项 尽量减少管道内汽锤对涡街发生体的冲击。振动较大而又无法消除时，不宜采用涡街流量计 本讲稿第九页，共十五页原理原理 在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门旋涡，如右图所示，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f，被测介质平均流速为，旋涡发生体迎流面宽度为d，表体通径为D，即可得到以下关系式：f=SrU1/d=SrU/md（1）式中U1-旋涡发生体两侧

6、平均流速，m/s；Sr-斯特劳哈尔数；m-旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比 管道内体积流量qv为 qv=D2U/4=D2mdf/4Sr(2)K=f/qv=D2md/4Sr-1(3)式中 K-流量计的仪表系数，脉冲数/m3（P/m3）。本讲稿第十页，共十五页K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与旋涡发生体形状及雷诺数有关，图2所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见，在ReD=21047106范围内，Sr可视为常数，这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时，VSF的流量计算式为图2 斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲

7、线式中 qVn，qV-分别为标准状态下（0oC或20oC，101.325kPa）和工况下的体积流量，m3/h；Pn，P-分别为标准状态下和工况下的绝对压力，Pa；Tn，T-分别为标准状态下和工况下的热力学温度，K；Zn，Z-分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。由上式可见，VSF输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量，这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度，流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的 本讲稿第十一页，共十五页由上式可见，VSF输出的脉冲频率信号不

8、受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量，这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度，流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。涡街流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力，无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量，配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量，是节流式流量计的理想替代产品。为提高涡街流量计的耐高温及抗振动性能，我公司新近开发出了SDLU改进型涡街流量传感器，因其独特的结构和选材使该传感器

9、可在高温（350）、强振动（1g）的恶劣工况下使用 本讲稿第十二页，共十五页在实际应用中，往往最大流量远低于仪表的上限值，随着负荷的变化，最小流量又往往会低于仪表的下限值，仪表并非工作在它的最佳工作段，为了解决这一问题，通常采用在测量处缩径提高测量处的流速，并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量，但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流，使加工、安装都不方便。我公司研制的纵断面形状为圆弧的LGZ变径整流器，具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用，其结构尺寸小，仅为工艺管内径的1/3，与涡街流量计作成一体，不仅不需要另外附加一段直管段，还可以降低对工艺管直管段的要求

10、，安装非常方便。为了使用方便，电池供电的本地显示型涡街流量计采用微功耗高新技术，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。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。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。本讲稿第十三页，共十五页测量介质：气体、液体、蒸气 口径规格法兰卡装式口径选择25,32,50,80,100 法兰连接式口径选择100,150,200 流量测量范围正常测量流速范围?雷诺数1

11、.51044106；气体550m/s;液体0.57m/s 正常测量流量范围液体、气体流量测量范围见表2；蒸气流量范围见表3 测量精度1.0级?1.5级 被测介质温度:常温25100 高温25150-25250 输出信号脉冲电压输出信号高电平810V 低电平0.71.3V 脉冲占空比约50%,传输距离为100m 脉冲电流远传信号420 mA,传输距离为1000m 仪表使用环境温度:-25+55 湿度:590%RH50 材质不锈钢,铝合金 电源DC24V或锂电池3.6V 防爆等级本安型iaIIbT3-T6 防护等级IP65 本讲稿第十四页，共十五页LUCB型插入式涡街型插入式涡街 LUCB型插入式涡街O 口径020200mm025 250mm030 300mm035 350mm040 400mm045 450mm050 500mm060 600mm070 700mm080 800mm085 850mm090 900mm100 1000mm150 1500mm160 1600mm170 1700mm180 1800mm190 1900mm2002000mm本讲稿第十五页，共十五页