蒸汽管道上的流量计需要考虑蒸汽管道口径、测量精度、安装条件等,主要使用以下几种流量计:
1、涡街流量计:涡街流量计利用卡门(Karman)涡街原理测量蒸汽的体积流量。它主要由传感器、转换器、显示仪表组成。当蒸汽流体对三角柱型旋涡发生体进行冲击时,会在旋涡发生体两侧交替地产生有规则的卡门旋涡。旋涡频率与蒸汽平均速度存在线性关系,从而可以获知蒸汽流量。
2、差压式流量计:差压式流量计以伯努力方程和流动连续性方程为依据,通过测量蒸汽管道中节流装置产生的差压来确定蒸汽流量。常见的差压式流量计有孔板流量计、喷嘴流量计、V锥流量计等。其中,V锥流量计是一种差压流量计,利用V锥体在流场中产生的节流效应,通过检测上下游压差来测量流量。
3、分流旋翼式蒸汽流量计:蒸汽进入流量计节流体后,一部分通过主管道的节流孔板,一部分经分流管流经喷嘴射流到叶轮上,对叶轮形成转矩,使叶轮带动轮子轴旋转。叶轮转速与流量成正比,从而可以测量蒸汽流量。
如果蒸汽管道温度不大于300度,可以使用涡街流量计来测量就可以了,涡街流量计使用成本低,大多数蒸汽工况都是使用涡街流量计解决。蒸汽管道上涡街流量计是如何工作的?
旋涡产生:当蒸汽在管道中流动经过涡街流量计时,流体在涡街流量计的旋涡发生体(通常是三角柱型)后方产生两列交替的旋涡,这两列旋涡以一定的频率释放,这个频率与流体的平均流速成正比。
旋涡频率检测:涡街流量计中的传感器(如压电应力式传感器)会检测到这些旋涡的频率。传感器将旋涡的力学效应转化为电信号,这个电信号的频率与旋涡的频率相同。
流量计算:根据已知的旋涡发生体特征宽度(d)和检测到的旋涡频率(f),结合斯特劳哈尔数(St,一个无量纲的常数),可以计算出流体的平均流速(v)。然后,通过管道截面积(A)和平均流速(v),就可以得到流体的体积流量(Q = A * v)。
信号输出:涡街流量计将计算得到的流量值转化为电信号输出,这个信号可以是模拟信号(如4-20mA)或数字信号(如脉冲信号),方便用户读取和传输。
涡街流量计在蒸汽管道中的应用具有测量范围大、压力损失小、精度高、可靠性高等优点,因此被广泛应用于各种工业管道介质流体的流量测量中。同时,涡街流量计还具有无可动机械零件、维护量小、仪表参数能长期稳定等特点,使其在工业流量测量领域具有重要地位。
此外,蒸汽管道上还可能会使用电磁流量计等其他类型的流量计,具体选择哪种流量计需要根据实际工况和需求来决定。
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