氮气管道流量计

氮气管道流量计原理
 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=πD2U/4=πD2mdf/4Sr 　　　　　　　　　　　　　　　　(2)
　　　　　　　　　　　　 K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 　　　　　　　　　　　　　　　　 (3)
式中 K--流量计的仪表系数，脉冲数/m3（P/m3）。
　　 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=2×104～7×106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

　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 (4)


氮气管道流量计图2 斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线
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。
　　氮气管道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。
　　 为提高氮气管道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可在高温（350℃）、强振动（≤1g）的恶劣工况下使用。
　　 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，与氮气管道流量计作成一体，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，安装非常方便。
为了使用方便，电池供电的本地显示型氮气管道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。温度补偿一体型氮气管道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。
四、技术指标
1．测量介质：液体、气体、饱和蒸汽、过热蒸汽。
2．精度等级：液体±1.0%，气体(蒸汽) ±1.5%，插入式±2.5%。
3．工作压力：1.6MPa，2.5MPa，4.0MPa，6.4MPa。
4．介质温度：普通型-40～150℃ 中温型-40～250℃ 高温型-40～350℃。
5．输出信号：三线电压脉冲，低电平0～1V，高电平 > 4V，占空比50%； 二线制标准电流4～20mA；三线制标准电流0～10mA。
6．工作环境：-35℃～+60℃，湿度≤95%RH。
7．工作电源：DC12V；DC24V。
8．壳体材料：碳钢、不锈钢。
9．防爆类型：本安型 ExibIICT6。、
对直管段的要求
为了确保仪表正常、准确运行，传感器安装点的上下游必须有一定的直管道，以调整流场，如图所示。

图1：同心缩管；
图2：同心扩管；
图3：一个90度弯头；
图4：同一平面两个90度弯头；
图5：不同平面两个90度弯头；
图6 ：调节阀应安装在传感器下游5D以 远处，若必须安装在传感器上游，则传感器上游应有不小于50D的 等径直管段，下游应有不小于5D 的等径直管段。
九、对管道的要求
1)上、下游配管内径D和与传感器内径DN相同，其差异满足下述条件：0.95DN≤D≤1.1DN。
2)配管应与传感器同心，同轴度应小于0.05DN。
3)密封垫不能凸入管道内，其内径可比传感器内径略大。
4)如需断流检查与清洗传感器，应设置旁通管道，如下图所示。
对管道振动的要求

传感器尽量避免安装在振动较强的管道上，若不得已要安装时，必须采取减震措施，在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置，并加防振垫。

   特别注意：在空压机出口处振动较强，不能安装传感器，应安装在储气罐之后。
产品选型表
1、明确管道内径、测量介质名称、介质状态、工作压力、工作温度、工艺流量范围(最小、正常、最大工况流量m3/h，)非工况流量可根据用户提供参数定做。
2、根据上述参数查阅流量范围参考表，选择管径的大小，使用的最大流量应不小于流量计额定最大流量的50%。

型号	说明
DT-080-3	蒸汽氮气管道流量计
安装方式	2	法兰卡装式
	3	法兰连接式
	4	管道对焊式
	5	螺纹连接式
	6	卡箍连接式
	7	固定插入式
	8	球阀插入式
测量介质		2	液体
		3	气体
		4	蒸汽
公称通径		-X	流量计公称通径用2-4位阿拉伯数字表示 例如：DN200用200表示
输出信号			-2	脉冲频率信号无显示
			-3	脉冲频率信号带显示
			-4	电池供电带显示
			-5	两线制4～20mA信号无显示
			-6	两线制4～20mA信号带显示
			-7	两线制4～20mA信号带hart通讯
			-8	三线制4～20mA信号带显示
			-9	三线制4～20mA信号带RS485通讯
温度规格				2	-50～50℃（仅电容式）
				3	-20～50℃
				4	50～250℃
				5	50～320℃
				6	50～500℃（仅电容式）
压力规格					2	1.6MPa
					3	2.5MPa
					4	4.0MPa
					5	更高压力（最高32MPa）
补偿类型						-P	一体化压力补偿
						-T	一体化温度补偿
						-PT	一体化温压补偿
特殊类型							F	分体式
							Q	潜水型
							S	缩径型
							N	耐腐蚀型
							G	隔爆型
							B	本案防爆型

检定编辑
现如今能源正在逐步减少，所以国家出台了关于能源管理的相关条例，其中明确指出，氮气管道流量计在应用于贸易结算中必须要到相关的检定部门做技术检定，出具相应的证书后才能投入使用。
现常用的氮气管道流量计检定方法有两种：
标准表法
用氮气管道流量计作标准器与被检流量计串联，可用静态法或动态法检定。通过比较两台流量计的读数，求得被检氮气管道流量计误差。
标准表法流量计标准装置的特点：
标准表法装置适用于计量各种流体（包括液体和气体），也适用于各种粘度的液体。
进行示值检定时，作为标准表的流量计与被检流量计串联安装于同一个封闭管道系统中，一般无时间测量误差。
作为标准表的氮气管道流量计，可以与被检流量计各类相同，也可以不同。
用标准表法检定流量计时可以不切断气流或液流，故适宜于在线检定，也适用于作密闭管路的计量标准器。
标准表法容易实现自动化，密闭安全，不污染环境。
体积小，重量轻，装置构造简单，操作方便，运输安装较易，成本较低。
标准表流量计准确度偏低，稳定性较差，常需要定期或不定期进行比对，以监督其计量性能。标准表的检定周期较短。
钟罩法
由于形如钟罩的开口容器，倒放入装有密封液体（水或其它液体）的上开口圆筒形储液槽内。钟罩是
浮在密封液体中，钟罩内的容积已知，在测量时间间隔内，测量钟罩上升（或下降）时吸入（或排出）气体体积量，可求得气体流量。
钟罩法装置是一种容积法气体流量计装置。
用钟罩法检定氮气管道流量计时，可以采用进气方式或排出方式两种检定方法。进气方式工作压力高于钟罩余压，流量较大。排气方式工作压力一般小于钟罩余压，流量较小。
钟罩有水封和油封式，对水封式钟罩，若用排气方式检定流量计，被检流量计的温度低于钟罩内的水温时，要考虑空气中的水蒸汽结露而产生的误差。
钟罩法只能用于计量接近大气压力的空气流量计。煤气表和湿式气体流量计常用此法检定，流量范围较小，可以检定上限流量为（3000-5000）m3/h的流量计。装置准确度达0.2%~0.5%。