氮气流量计选型

   氮气流量计选型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。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-50℃～+350℃的工作温度范围内工作。

工作原理：

     涡街流量传感器是以卡门和斯特罗哈尔有关旋涡的产生和流量关系的理论为依据来测量蒸汽，气体及低粘度液体的流量。如图一所示，在表体中垂直插入一根三角柱即旋涡的发生体，当表体中有介质流过时，在三角柱的后面交替产生方向相反有规律的卡门旋涡，其旋涡的分离频率F与介质的流动速度V成正比。通过传感头检测出旋涡的个数，就可以测算出流体流速，再根据表体口径计算出被测介质的体积流量。

电路构成 电荷转换器

从压电元件输出的交变电荷经电荷转换成与电荷量成比例的电压。

交流放大器、低通滤波器
在这里进行信号放大和消除噪声。电荷转换器的输出波形，当测量流体在低流速时，管道振动等的高频噪声形成迭加波形。

技术参数：

仪器型号 HLUGB

测量介质 液体、气体、蒸汽 ( 单相介质或可以认为是单相介质 )

饱和蒸汽在干度 ≥85％时，可以认为是单相介质

介质温度 -40℃ ~ +350℃    

介质压力 1.6MPa 2.5MPa 4.0MPa(压力4.0MPa以上，需特殊定做 )

准 确 度 1.0级、1.5 级

量 程 比 1：8~1：30(参比标况下空气) 1：8~1：40( 参比常温水)

流量范围 液体0.4~7.0m/s；气体4.0~60.0m/s；蒸汽5.0~70.0m/s

规    格 Φ25、Φ40、Φ50、Φ65、Φ80、Φ100、Φ150、Φ200、Φ250、Φ300

材    质 1Crl8Ni9Ti

雷 诺 数 正常 2x104~7x106

阻力系数 Cd≤2.6

防护等级 IP65

环境温度 -40~+55℃(非防爆场所)

相对湿度 ≤85％

大气压力 86~106kPa

供电电源 脉冲型：+12VDC 20mA；电流型：+24VDC 20mA

输出信号 频率脉冲信号2~3000Hz ；低电平≤1V，高电平≥6V

二线制4~20mA 信号(隔离输出) 负载≤500Ω

1）流量计通径选择
　　流量计的通经可根据大使用流量Qv来选择。为了获得尽可能宽的流量测量范围，正常使用流量应不小于流量计额定大流量的1/2。为保证流量计的准确度，雷诺数范围应在2×104～7×106内。
选择流量计通径时，应将已知标准状态（1大气压，0℃）下的流量换算为工况状态下的流量，以便从表（1.2）中选用适当的流量计。
1.将标准状态下的密度ρN换算成工况下密度ρ。
 

2. 求出工况下的流量Qv：a)由标准状态体积流量求出Qv：
a）由标准状态体积流量求出Qv：
 

3）动态粘度η与运动粘度的换算：η=μρ
4）雷诺数：
 

以上式中：
ρ—工况下密度（kg/m3）
ρN—标准状态下密度（kg/m3）
P— 工况下压力（MPa）
T— 工况温度（℃）
Qv—工况体积流量（m3/h）
QN—标准状态下体积流量（Nm3/h）
Qm—质量流量（kg/h）
η—动态粘度（Pa•S）
RD—雷诺数
D—流量计管径或插入探头直径（mm）

表1 不同通径下流量计液体、气体大流量及所对应的大频率
 

注：1、液体小流量可从图1查找，气体和过热蒸汽可从图2查找。
2、对于插入式流量计而言，管径从200～2500mm其大流量可按流速（液体9m/s，气体75m/s）计算。其小流速可通过表1、表2、图1、图2、DN50小流量来计算，再得出某管径下小流量。

2）压力损失
水在流速7m/s时为0.054Mpa，大气压下的空气在流速75m/s时为830H2O，压力损失由下式计算。
△Ρ＝1.1×10-6×ρ•V2
式中：△Ρ——压力损失（Mpa）
ρ——流体密度（kg/m3）
V——流速（m/s）
表2 常用气体介质的标准状态密度
 

饱和蒸汽实例
试确定DN50流量计用于7bar饱和蒸汽的量程范围。由表3可查得：DN50 7bar量程范围是84-1835kg/h 还可得到以下信息：饱和蒸汽温度165℃，密度3.67kg/m3。

液体小流量（线性）

图1 液体小流量与运动粘度的关系
 

气体/过热蒸汽小流量
 

例2：
已知氮气流量为4600Nm3/h,工作压力0.7Mpa,工作温度为40℃，选择流量计通经。
解：1）将标准流量变为工况流量

求工作条件下的密度
首先查表2，得知标准状态下氮气密度1.25kg/Nm3
 

3）通过表1和图2可知
φ80 流量计的测量范围 40~1375m3/h
φ100 流量计的测量范围 70~2120m3/h
φ80 流量计的测量范围 200~4771m3/h
根据选型原则常用流量不小于额定大流量的1/2。所以应选φ80流量计。
当选择的流量计管径比实际工作管径小时，应采用变径管以保证准确测量。见图3
 

图3 变径管的直管段要求
 

氮气流量计选型解决方法：

一、管道中有介质流动而无信号输出或瞬时流量无显示？

  1.首先检查电路接线及电源电压是否正确；  

  2.确认管道中确实有流量，且大于可测流量下限；

  3.检查小流量切除值的设定是否过大；

  4.如果电路接线及电源电压正确，将灵敏度电位器及放大倍数电位器顺时针调到底。如果流量仍无显示，累积量又无变化，说明电路板有问题，则需更换放大板；如果有信号输出，则应检查管道中介质流量是否超出涡街流量传感器的可测流量范围；如果介质流量在可测范围内，说明传感器的传感头灵敏度已偏低，需重新调整灵敏度；

  5.检查传感器好坏。将传感头两引线从放大板上拆下，用万用表测量传感头两引线之间的阻值和传感头两引线分别对外壳的阻值，都应大于2MΩ，否则需更换传感头；

  6.如果传感器没有问题，则检查压力变送器和铂热电阻是否损坏，如果都没有问题，则可判断智能流量积算仪损坏。

二、管道中没有介质流动而有信号输出或瞬时流量有显示？

  1.首先确认管道内确实没有介质流动或扰动，检查管道振动强度是否过大，若震动大请按照如下方法进行减震：在流量计下游2D处加装管道支撑点； 在满足直管要求的前提下，加装软管过度；

  2.将灵敏度电位器逆时针调整直到没有信号输出或瞬时流量回零为止。在调整电位器时，应尽量缓慢一些，每调整5度角时，要停顿10秒钟以上，以便观察输出是否回零。

三、信号输出不规则、不稳定或瞬时流量不稳定？

  1.首先检查管道中介质流量是否超出传感器的可测流量范围；

  2.如果介质流量在可测范围内，检查前后直管段是否符合要求，并且确认管道中介质是否处于稳定流动状态，管道内无两相流或脉动流现象；

  3.检查管道振动强度是否过大，若过大请按故障2中的方法解决；

  4.检查仪表周围是否有较强电干扰信号，若有加强屏蔽和接地；

  5.检查传感器是否被玷污、受潮、受损、引线接触不良，若有请清洗或更换传感器，紧固引线；

  6.检查传感器安装是否同心或密封垫是否凸入管内，若有安装情况，调整密封垫内径；

  7.检查传感器灵敏度的高低，调整灵敏度；

  8.检查工艺流程是否稳定，调整安装位置；

  9.检查发生体上是否有缠绕物；

  10.查看管道内是否存在气穴现象，若有降低流速，增加管内压力。

四、测量误差大？

  1.首先检查流量计供电电压是否过大；

  2.检查仪表的模拟转换电路零飘或量程调整不对，若有请校正零点和量程刻度。

  3.检查是否出现故障3中的1、2、5等问题；

  4.查看仪表是否超过检定周期；

  5.检查管道是否有泄露。

五、测量管泄露？ 

  1.检查管内压力是否过高；

  2.检查公称压力选择是否正确，若不正确请选用高一档公称压力的传感器；

  3.检查密封件是否损坏；

  4.检查传感器是否被腐蚀，若有应采取防腐和保护措施。

六、传感器发生异常啸叫声？ 

  1.检查流速是否过高，引起强烈颤动，若是请调整流量或更换通经大的仪表；

  2.检查是否发生气穴现象，若有请调整流量和增加液流压力；

  3.检查发生体是否松动。

七、仪表显示温度错误？

  1.检查接线是否错误，是否断线；

  2.测量其阻值大约为1080欧姆（在室温）；

  3.根据所测内容咨询厂家。

八、仪表显示压力错误？

  1.检查接线是否错误，是否断线；

  2.在室温下测量其阻值大约为5000欧姆；

  3.根据所测内容咨询生产厂家。