渦街式蒸汽流量計(jì)介紹

渦街式蒸汽流量計(jì)主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量,如氣體、液體,、蒸氣等多種介質(zhì),。無可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高,維護(hù)量小,。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定,。渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。

渦街流量計(jì)是基于卡門渦街原理而研制成功的一種具有較高水平的新型流量計(jì),。由于它具有其它流量計(jì)不可兼得的優(yōu)點(diǎn),，自七十年代以來得到了迅速發(fā)展，據(jù)有關(guān)資料顯示已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,。將在未來流量儀表中占主導(dǎo)地位,，是孔板流量計(jì)的替代產(chǎn)品。

渦街流量傳感器適用于測(cè)量過熱蒸汽,、飽和蒸汽,、壓縮空氣和一般氣體、水和液體的質(zhì)量流量和體積流量,。

產(chǎn)品應(yīng)用

智能渦街流量計(jì)主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量,如氣體,、液體、蒸氣等多種介質(zhì),。智能渦街流量計(jì)的特點(diǎn)是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度,、壓力,、溫度、粘度等參數(shù)的影響,。無可動(dòng)機(jī)械零件,，因此智能渦街流量計(jì)可靠性高,維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定,。智能渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+450℃的工作溫度范圍內(nèi)工作,。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出,容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較良好、理想的流量儀表,。

產(chǎn)品原理

在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體,，則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門渦街旋渦,，如右圖所示,，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列。

設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,，被測(cè)介質(zhì)平均流速為 ,，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D,，即可得到以下關(guān)系式：

f=SrU1/d=SrU/md （1）

式中　U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,，m/s；

Sr--斯特勞哈爾數(shù),；

m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比

管道內(nèi)體積流量qv為

qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)

K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)

式中 K--流量計(jì)的儀表系數(shù),，脈沖數(shù)/m3（P/m3）,。

K除與旋渦發(fā)生體,、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān),。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù),，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖,。由圖可見,，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù),，這是儀表正常工作范圍,。當(dāng)測(cè)量氣體流量時(shí)，VSF的流量計(jì)算式為

斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線

式中 qVn,，qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0oC或20oC,，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h,；

Pn,，P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力,，Pa；

Tn,，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度,，K；

Zn,，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù),。

由上式可見，VSF輸出的脈沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分變化的影響,，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān),。但是作為流量計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測(cè)質(zhì)量流量，這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)體積流量和流體密度,，流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量還是有直接影響的,。

參數(shù)說明

渦街流量計(jì)可在很寬的流量范圍內(nèi)精確測(cè)量氣體、液體和蒸汽的流量而不受流體物理性質(zhì)的影響,。

不受溫度,、壓力的影響，同時(shí)不易堵,，不易卡,，不易結(jié)垢，耐高溫,，高壓,，

安全防爆，適用于惡劣環(huán)境

無可動(dòng)部件,、無孔洞縫隙設(shè)計(jì),，產(chǎn)品無磨損、耐臟污,，無須機(jī)械維修,，使用壽命長

采用微功耗高新技術(shù),電池供電的現(xiàn)場(chǎng)顯示型流量計(jì),可不斷電運(yùn)行兩年以上;

溫壓補(bǔ)償一體化設(shè)計(jì);

電流輸出均為電隔離型,具有良好的共模干擾抑制能力;

同時(shí)顯示流量值與累計(jì)流量值,不必輪流切換。

采用抗振動(dòng)探頭,，有效消除外界振動(dòng)影響,。

電路采用表面貼裝工藝，結(jié)構(gòu)緊湊,，可靠性高,。

采用分體式信號(hào)轉(zhuǎn)換器，電纜zui長10米,。

量程比寬達(dá)20：1

儀表整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,，動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍寬，壓損小

表體采用不銹鋼材質(zhì),，可適用于腐蝕性介質(zhì)的測(cè)量,；

現(xiàn)場(chǎng)液晶顯示,，脈沖、4～20mA輸出或485通迅,，可與工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)連接,；

旋渦發(fā)生體

旋渦發(fā)生體是檢測(cè)器的主要部件，它與儀表的流量特性（儀表系數(shù),、線性度,、范圍度等）和阻力特性（壓損）密切相關(guān)，對(duì)它的要求如下,。
　　1） 能控制旋渦在旋渦發(fā)生體軸線方向上同步分離,；
　　2） 在較寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，有穩(wěn)定的旋渦分離點(diǎn),，保持恒定的斯特勞哈爾數(shù),；
　　3） 能產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦街，信號(hào)的信噪比高,；
　　4） 形狀和結(jié)構(gòu)簡單,，便于加工和幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，以及各種檢測(cè)元件的安裝和組合,；
　　5） 材質(zhì)應(yīng)滿足流體性質(zhì)的要求,，耐腐蝕，耐磨蝕,，耐溫度變化,；
　　6） 固有頻率在渦街信號(hào)的頻帶外。
　　已經(jīng)開發(fā)出形狀繁多的旋渦發(fā)生體,，它可分為單旋渦發(fā)生體和多旋渦發(fā)生體兩類,，如圖4所示。單旋渦發(fā)生體的基本形有圓柱,、矩形柱和三角柱,，其他形狀皆為這些基本形的變形,。三角柱形旋渦發(fā)生體是應(yīng)用zui廣泛的一種,，如圖5所示。圖中D為儀表口徑,。為提高渦街強(qiáng)度和穩(wěn)定性,，可采用多旋渦發(fā)生體，不過它的應(yīng)用并不普遍,。

技術(shù)參數(shù)

◆測(cè)量介質(zhì)： 氣體,、液體、蒸氣

◆ 連接方式：法蘭卡裝式,、法蘭式,、插入式

◆口徑規(guī)格 法蘭卡裝式口徑選擇 25,32,50,80,100

◆法蘭連接式口徑選擇 100,150,200

◆流量測(cè)量范圍 正常測(cè)量流速范圍 雷諾數(shù)1.5×104～4×106,；氣體5～50m/s; 液體0.5～7m/s

正常測(cè)量流量范圍 液體、氣體流量測(cè)量范圍見表2,； 蒸氣流量范圍見表3

◆測(cè)量精度 1.0級(jí) 1.5級(jí) 2.5級(jí)

◆被測(cè)介質(zhì)溫度:常溫–25℃～100℃

◆高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃

◆輸出信號(hào) 脈沖電壓輸出信號(hào) 高電平8～10V 低電平0.7～1.3V

◆脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m

◆脈沖電流遠(yuǎn)傳信號(hào) 4～20 mA,傳輸距離為1000m

◆儀表使用環(huán)境 溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃

◆材質(zhì) 不銹鋼, 鋁合金

◆電源 DC24V或鋰電池3.6V

◆防爆等級(jí) 本安型iaIIbT3-T6

防護(hù)等級(jí) IP65

渦街流量計(jì)便是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測(cè)量的新型流量計(jì),。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力，無需溫度壓力補(bǔ)償即可直接測(cè)量蒸汽,、空氣,、氣體、水,、液體的工況體積流量,，配備溫度、壓力傳感器可測(cè)量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量,，是節(jié)流式流量計(jì)的理想替代產(chǎn)品,。

為提高渦街流量計(jì)的耐高溫及抗振動(dòng)性能，我公司新近開發(fā)出了LU改進(jìn)型渦街流量傳感器,，因其*的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫（350℃）,、強(qiáng)振動(dòng)（≤1g）的惡劣工況下使用。

在實(shí)際應(yīng)用中,，往往zui大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值,，隨著負(fù)荷的變化，zui小流量又往往會(huì)低于儀表的下限值,，儀表并非工作在它的*工作段,，為了解決這一問題，通常采用在測(cè)量處縮徑提高測(cè)量處的流速,，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測(cè)量,，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進(jìn)行整流，使加工,、安裝都不方便,。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器，具有整流,、提高流速及改變流速分布多重作用,，其結(jié)構(gòu)尺寸小，僅為工藝管內(nèi)徑的1/3,，與渦街流量計(jì)作成一體,，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對(duì)工藝管直管段的要求,，安裝非常方便,。

為了使用方便，電池供電的本地顯示型渦街流量計(jì)采用微功耗高新技術(shù),，采用鋰電池供電可不間斷運(yùn)行一年以上,，節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購安裝費(fèi)用,，可就地顯示瞬時(shí)流量、累積流量等,。溫度補(bǔ)償一體型渦街流量計(jì)還帶有溫度傳感器,，可以直接測(cè)量出飽和蒸汽的溫度并計(jì)算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量,。溫壓補(bǔ)償一體型帶有溫度,、壓力傳感器，用于氣體流量測(cè)量可直接測(cè)量出氣體介質(zhì)的溫度和壓力,，從而顯示氣體的標(biāo)況體積流量,。

口徑與流量范圍

渦街流量計(jì)在沼氣管道中的應(yīng)用

沼氣管道中使用渦街流量計(jì)時(shí)候一般我們選擇法蘭卡裝式和法蘭式兩種結(jié)構(gòu)，因?yàn)檎託夤艿懒髁枯^小,，都要通過縮徑的方式才能保證測(cè)量中的準(zhǔn)確性,。選型時(shí)*要選了解一下沼氣zui小流量，常用流量和zui大流量,。大多數(shù)沼氣測(cè)量場(chǎng)所沒有電源,，我們可以選擇電池供電的渦街流量計(jì)。如果用戶需要將表的顯示引到室內(nèi),，可以采用一體式渦街流量計(jì),，通過電纜線將輸出信號(hào)引到裝在室內(nèi)的流量積算儀上，渦街流量計(jì)可以顯示沼氣瞬時(shí)流量和累積流量,。

渦街流量計(jì)在測(cè)量沼氣安裝流量計(jì)的時(shí)候,，安裝點(diǎn)的上游較近處若裝有閥門，不斷地開關(guān)閥門,，對(duì)傳感器的使用壽命影響極大,，非常容易對(duì)傳感器造成*性損壞、傳感器盡量避免在架空的非常長的管道上安裝,，這樣時(shí)間一長后,，由于傳感器的下垂非常容易造成傳感器與法蘭間的密封泄露，若不得已要安裝時(shí),，必須在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置,。

為了確保渦街流量計(jì)完整的功能，入口處的流型應(yīng)不受干擾,。上游直管段部分的長度應(yīng)為流量計(jì)口徑(D)的大約15倍,，下游直管段部分的長度應(yīng)為流量計(jì)口徑(D)的大約5倍。在流體中設(shè)置非流線型漩渦發(fā)聲體,，則從漩渦發(fā)生兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的漩渦，這種漩渦稱為卡曼渦街,。在一定的流量范圍內(nèi)漩渦分離頻率正比于管道內(nèi)的平均流速,，經(jīng)漩渦發(fā)生體中裝入電容探頭或壓電探頭(探測(cè)器)及配置相應(yīng)電路,，即構(gòu)成了電容檢測(cè)式渦街流量計(jì)或壓電檢測(cè)式渦街流量傳感器。