氣體超聲波流量計闡述

 

RF-1000型外夾式超聲波流量計利用了低電壓、多脈沖發射接收原理，采用雙平衡信號差分發射、接收專利技術和硬件參數無關設計方法；通過選用國際上最新、最先進的大規模集成電路和先進的SMD貼裝焊接工藝生產而成。確保每臺出廠的流量計都具有相同的性能。靈活多變的中文顯示主機(壁掛F1標準型、壁掛F2防爆型、盤裝S型、壁掛FN網絡型)滿足各種不同的工業現場。簡單方便的傳感器易于現場人員裝維護。

 

項目性能/參數      

測量主機準確度1.0  %    

    重復性0.2%    

    流速范圍：0-64m/s    

    測量周期：500mS  (每秒2次，每個周期采集128組數據)    

    測量原理：超聲波時差原理，4字節IEEE754浮點運算      

    顯示接口：可連接2×10背光型漢字或者2×20字符型液晶顯示器      

    操作： 外接16鍵輕觸鍵盤以及PC計算機設參軟件      

    輸入： 3路4-20mA輸入可選，準確度0.1%  ，可輸入壓力、液位、溫度等信號，也可以作為數字接口使用      

    兩路三線制PT100鉑電阻輸入回路，可實現熱量計量功能（焓差法）      

    輸出電流信號  (可選模塊)：4-20mA,  阻抗600Ω浮空，準確度0.1%  。  頻率信號  (可選模塊)：1-9999Hz之間任選，OCT輸出。  脈沖信號：正、負、凈流量及熱量累計脈沖，雙路OCT輸出  (其中1   路脈沖寬度6~1000ms間可編程，默認200ms)  。  報信號：雙路OCT輸出，可選近20種源信號。  數據接口：隔離RS485串行接口。      

    通訊協議：MODBUS協議、MBUS協議、FUJI擴展協議，推薦使用MODBUS-RTU協議或者MODBUS-ASCII協議      

    其它功能：自動記憶前64日、前32個月、前2  年的累積流量和工作狀態；自動記憶前16次上、斷電時間和流量并可實現自動或手動補加；  可編程定量控制器（可使用外部輸入信號或MODBUS指令啟動）；  1個雙向串行接口可連接多個如4~20mA、數據記錄器等外部設備；  工作參數可固到機內的FLASH存儲器中，上電時自動調出；  用戶能夠通過E-mail傳送來的碼文件實現軟件升級  故障自診斷功能。  故障時間計時器。      

    工作電流      50mA  (不連接鍵盤顯示和蜂鳴器不響的條件下)      

    備用電池      使用CR2032，在24VDC斷電條件下保持10萬小時數據不丟失      

    環境溫度      -10℃～70℃(大于此溫度范圍要求請與廠家聯系)      

    工作時間      連續      

    電  源      24VDC    8~30VDC    24VDC    

    尺寸(mm)      Φ84      116×62      92×36      

傳感器      外縛式      標準S1型，適用管徑DN15～100mm標準M1型，適用管徑DN50～1000mm標準L1型，適用管徑DN300～6000mm高溫S1H型，適用管徑DN15～100mm高溫M1H型，適用管徑DN50～1000mm其它廠家的傳感器      

    插入式：測量管道材質不限（不停產裝）適用于管徑DN80以上。      

    管段式：π型管段式：適用于管徑DN25-DN40，整機測量精度±0.5%標準管段式：適用于管徑DN50～DN1000，整機測量精度±0.5%      

    信號電纜：專用SEYV75-2屏蔽雙絞線纜，出廠標配5米，特定場合單根可加長至500  米（不推薦）。      

    防護等級：IP68(可浸水工作)      

    可測管道管材：鋼、不銹鋼、鑄鐵、PVC、銅、鋁、水泥管等一切質地密致管道，允許有襯里。      

    襯材：環氧瀝青、橡膠、灰漿、聚烯、聚乙烯、聚酯、聚乙烯、硬質橡膠、膠木、聚四氟乙烯。      

    內徑：15mm～6000mm（π型管段式內徑可小至2毫米）      

    直管段長度：上游≥10D，下游≥5D，距泵出口處≥30D。      

    測量介質種類：水、海水、堿液、食物油、汽、煤、柴油、原油、酒精、啤酒等能傳播超聲波的均勻液體。      

    濁 度：≤20000  ppm，污水測量效果好，絕大多數污水管道可穩定測量。      

    溫 度： -40℃～160℃      

    流 向：可對正反向流量分別計量，并可計量凈流量。 

氣體超聲波流量計種類

熱量表FUE380 西門子超聲波熱量表 西門子超聲波冷熱量表

超聲波冷熱量表技術參數：壓力等級：PN16．PN25．PN40管道材科：碳鋼ENl.0345/P235 GH換能器材料：不銹鋼AISI316媒介溫度范圍：一體式2℃-120℃：分體式2℃-200℃．電纜長度：信號轉換器和傳感器之間最遠30m防護等級：IP67變送器環境溫度：0~60℃供電方式：電池或電源（臺電池備份）供電通訊方式：脈沖認證：EN1434和OIML R75 Class2,MID

超聲波冷/熱量表由流量計、積分儀和一對溫度傳感器組成

西門子超聲波冷熱量表應用領域：超聲波流量計可在區域供熱設備、熱源廠、換熱站、制冷設備、冷凍機房及其它常規水應用中測量水的流量。

西門子超聲波冷熱量表產品特點：

◆雙聲道超聲波流量計由電池或交流電源供電，流量傳感器（流量管）無任何活動部件．完全暢通無阻，不僅確保了精確可靠的流量測量，而且特別適合中國供熱寄空調系統的水質和工況要求。◆雙聲道測量原理可獲得最佳精度◆可測量任何水質，無電導率要求◆無壓損◆長期穩定◆動態測量范圍高達：1:200

西門子超聲波冷熱量表規格及型號 

氣體超聲波流量計描述

 渦街流量計是根據門渦街理論，利用了流體的自然振動原理，以壓電晶體或差動電容作為檢測部件而制成的一種速度式流量儀表。

該儀表采用獨特的差動技術，配合隔離、屏蔽、濾波等措施，克服了同類產品抗震性差、小信號數據紊亂等問題，并采用了獨特的檢測探頭封裝新技術和防護措施，了產品的可靠性。產品有管道式和插入式兩種結構型式，每種型式都有高溫、高壓、防腐、防爆、溫壓補償一體型等規格，又有整體和分體結構，以適應不同的測量介質和裝環境。

該儀表具有量程比寬，精度高，裝維護方便和介質適應性廣等一系列優點。可廣泛應用于石油工、冶金機械、食品、造紙，以及城市管道供熱、供水、煤氣等行業的各種低黏度液體、氣體、蒸汽等單相流體的工藝計量和節能管理。

二、工作原理 

    渦街流量計根據門渦街理論，在流體中設置旋渦發生體，當流體流經旋渦發生體時，它的兩側就形成了交替變的兩排旋渦，這種旋渦被稱為門渦街。斯特羅哈爾在門渦街理論的基礎上又提出了門渦街的頻率與流體的流速成正比，并給出了頻率與流速的關系式：

f = St × V/d

式中:  f 渦街發生頻率 (Hz)

St 斯特羅哈爾系數（常數）

d 旋渦發生體迎流面寬度

V旋渦發生體兩側的平均流速(m/s )

圖1

    這些交替變的旋渦就形成了一系列交替變的負壓力，該壓力作用在檢測探頭上，便產生一系列交變電信號，經過檢測放大器轉換、整形、放大處理后，輸出脈沖頻率信號，或進一步轉換成與流量成正比的4 ~ 20mA.DC標準電流信號。

三、基本特點

●裝簡便，維護十分方便。

●應用范圍廣，壓力損失小，運行費用低。

● 結構簡單牢固，無可動部件，使用壽命長。

● 采用抗機械振動，抗沖擊和抗臟污的結構新設計。

● 從檢測探頭到運放電路實現了高度的互換性和通用性。

● 可現場顯示，也可遠距離傳輸，還可與計算機控制系統聯網。

● 檢測元件不直接接觸測量介質，尤其適合惡劣環境下的流量測量。

● 操作簡單，全部參數設定和調試在出廠前已完成，一般通電后即可正常工作。

● 在一定雷諾數范圍內，輸出信號不受被測介質物理性質和組分變的影響，儀表系數僅與旋渦發生體的形狀和尺寸有關，調換配件后一般無須重新標定儀表系數。

四、技術參數

●   測量介質：液體、氣體、蒸汽

●   測量范圍：3.8-445000(m3/h)

●   公稱通徑：非標產品可根據用戶要求特殊定做

●   溫度范圍：壓電式 -10℃ ~ 350℃   電容式 -20℃ ~ 500℃

●   壓力規格：PN1.6Mpa、2.5Mpa、4.0 Mpa  更高壓力規格可特殊定做

●   范圍度：正常范圍1：10   擴展后范圍1：15

●   壓力損失系數：Cd≤2.6

●   系統測量精度：液體、氣體    示值的±1%

                 蒸 汽         示值的±1.5%

                 插入式流量計  示值的±2.5%

●   供電電壓：三線制脈沖輸出 +12VDC 、+24VDC（可選）

兩線制電流輸出 +24VDC

現場顯示型 儀表自帶3.6V鋰電池                                                                            

●   輸出信號：脈沖頻率信號0.1 ~ 3000Hz  低電平≤1V 高電平≥6V

兩線制4 ~ 20mA.DC電流信號

三線制4 ~ 20mA.DC電流信號

●   允許振動加速度：壓電式 ≤0.2g   電容式 ≤1.0g

●   環境溫度：普通型 -30℃ ~ 65℃  

防爆型 -25℃ ~ 50℃

現場顯示型 -10℃ ~ 50℃

●   環境濕度：相對濕度5 ~ 85%

●   大氣壓力：86 ~ 106Kpa

●   信號遠傳距離：≤500m

●   信號線接口：內螺紋M20×1.5

●   防爆等級：ExibⅡCT2-6

●   防護等級：普通型 IP65   潛水型IP68

●   儀表材質：儀表外殼采用鋁合金，表體部分采用不銹鋼材質,也可根據用戶要求采用特殊材質。

五、結構形式與外形尺寸

法蘭裝式                              法蘭連接式

注：常用無縫鋼管直徑為公制鋼管直徑，如采用英制鋼管，需在定貨單上注明。

六、型號與規格                                                                                                                                                                    

                                                           表3

型譜舉例：

65口徑電容式法蘭裝型兩線制渦街流量變送器，帶一體溫度、壓力補償，測量介質蒸汽，溫度200度，壓力0.8Mpa，分體式裝，儀表型號為LUGE24-65-632-PTF

七、選型

流量計的選型是一項非常重要的工作，正確的選型是流量計能正常工作的前提條件，統計表明流量計70%的故障是由于選型錯誤或裝不當造成的。因此，必須正確對流量計進行選型，具體的選型方法可參照以下幾條：

流量計的選型可以對照型譜表（表？？？）來進行，通過確定裝方式、測量介質、公稱通徑、溫度規格、壓力規格、輸出類型等參數來完成對儀表的選型，下面主要介紹一下公稱通徑的選擇方法。

公稱通徑的選擇主要是根據測量介質在工作狀況下的流量范圍從表1中查表選擇的，測量介質的流量范圍必須在參比介質的流量范圍之內，否則不能使用，最佳是處于參比介質流量范圍的1/2-2/3處。如果選擇的通徑與管道內徑不一致，則需要采用縮管或擴管變徑，切不可認為流量計的公稱通徑與管道內徑一致就一定合適。

表1所提供的參比介質的流量范圍是指工作狀況下的體積流量范圍，如果僅知道測量介質的質量流量或者標準狀況下的體積流量，則應先換算成工況下的體積流量，再與表1給定的流量范圍相對照。

    由質量流量換算工況下的體積流量按下式計算：

Q = M/ρ

          式中：Q  工況下的體積流量（m³/h）

                M   工況下的質量流量 ( Kg/h )

                ρ  工況下的介質密度 ( Kg/m³)

    由標準狀況下的體積流量換算工況下的體積流量按下式計算：

式中：Qv  工況下的體積流量（m³/h）

                Qb  標況下的體積流量（m³/h）    

                 P  介質的工作壓力 (表壓MPa )

                 T  介質的工作溫度（℃）

如果測量介質的工況密度與參比介質的工況密度差別較大時，則需要重新計算該介質的工況流量范圍，再與表1給定的流量范圍相對照。

式中：Q  測量介質的工況體積流量（m³/h）

                Q0 表1給定的工況下的體積流量（m³/h）    

                ρ0  參比介質的工況密度 (Kg/m³)

ρ   測量介質的工況密度 (Kg/m³)

表1給定的參比介質是三種典型介質在特定條件下適應的數據：

● 液體介質為水：   T=20℃                              ρ=1000 Kg/m³    

● 氣體介質為空氣： T=20℃       P=0.10 MPa（絕壓）     ρ=1.205 Kg/m³   

● 蒸汽為過熱蒸汽： T=188℃      P=0.38 MPa（絕壓）     ρ=2.2769 Kg/m³  

當測量介質為液體時，為了防止氣蝕，應使通過流量計的介質壓力符合下式要求：

P ≥ 2.6△P+1.25Ps (Pa)

式中：△P 介質的壓力損失（Pa )，以下式計算：

△P=1.2ρV²(Pa)

                P 流量計下游3.5-7.5D處最小壓力（Pa）

V 介質的平均流速（m/s）

                Ps 工作溫度下液體的飽和蒸汽絕對壓力 ( Pa)

選型舉例

某車間蒸汽管道直徑為150mm，每小時用3-8噸飽和蒸汽，壓力表顯示工作壓力為0.8MPa，現選用渦街流量計對該車間進行蒸汽計量，試選擇合適的流量計型號。

計算：a.查飽和蒸汽密度表得該工作壓力對應的蒸汽密度為4.66 Kg/m³

      b.管道最大工況體積流量為：

Qv = M/ρ=8000/4.66=1717（m³/h）

            同理：最小流量為643 m³/h

c.查表1，150口徑流量計工況下蒸汽的流量范圍為230-2300 m³/h。顯然，計算出的體積流量范圍滿足150 mm口徑流量計的流量范圍，因此，選用與管道公稱通徑相同口徑的流量計是合適的。

d. 查飽和蒸汽密度表得該工作壓力對應的蒸汽溫度為175℃，小于250℃，所以選用渦街流量計型號為LUGB24-150-232。

八、裝

1、裝的要求

1、1對環境的要求

●    流量計的周圍需有充裕的空間，以便裝接線和日常維護。

●    流量計最好裝在室內，必須裝在室外時應有防潮和防曬措施。                 

●    流量計應避免裝在有強電磁干擾的場合，接線的位置要遠離電噪聲。

●    流量計應避免裝在環境溫度較高、受設備熱輻射或含有腐蝕性氣體的場所，若必須

裝時，須有隔熱通風措施。

1、2對直管段的要求

為了準確的測量，流量計的上游側和下游側必須有足夠長的直管段，上游流動分布盡

可能不受干擾，如果有控制和節流裝置最好裝在下游。直管段長度用流量計口徑D的倍數來表示，上游側和下游側最小的直管段要求如下：

● 上游側：10D   （10倍口徑）

● 下游側：5D    （5倍口徑）

流量計的上游如有彎頭、縮徑、擴徑、閥門等情形，則需要更長的直管段，具體情況如表？？？和圖？？？？所示。

                                                           表4