高压涡街流量计

  涡街流量计是根据卡门涡街理论，利用了流体的自然振动原理，以压电晶体或差动电容作为检测部件而制成的一种速度式流量仪表。

该仪表采用的差动技术，配合隔离、屏蔽、滤波等措施，克服了同类产品震性差、小信号数据紊乱等问题，并采用了的检测探头封装新技术和护措施，了产品的性。产品有管道式和式两种结构型式，每种型式都有高温、高压、腐、爆、温压补偿一体型等规格，又有整体和分体结构，以适应不同的测量介质和安装环境。

该仪表具有量程比宽，高，安装维护方便和介质适应性广等一系列优点。可广泛应用于石油化工、冶金机械、食品、造纸，以及城市管道供热、供水、煤气等行业的各种低黏度液体、气体、蒸汽等单相流体的工艺计量和管理。

二、工作原理 

    涡街流量计根据卡门涡街理论，在流体中设置旋涡发生体，当流体流经旋涡发生体时，它的两侧就形成了交替变化的两排旋涡，这种旋涡被称为卡门涡街。斯特罗哈尔在卡门涡街理论的基础上又提出了卡门涡街的频率与流体的流速成正比，并给出了频率与流速的关系式：

f = St × V/d

式中:  f 涡街发生频率 (Hz)

St 斯特罗哈尔系数（常数）

d 旋涡发生体迎流面宽度

V旋涡发生体两侧的平均流速(m/s )

图1

    这些交替变化的旋涡就形成了一系列交替变化的负压力，该压力作用在检测探头上，便产生一系列交变电信号，经过检测放大器转换、整形、放大处理后，输出脉冲频率信号，或进一步转换成与流量成正比的4 ~ 20mA.DC标准电流信号。

三、基本特点

●安装简便，维护十分方便。

●应用范围广，压力损失小，运行费用低。

● 结构简单牢固，无可动部件，使用寿命长。

● 采用机械振动，冲击和脏污的结构新设计。

● 从检测探头到运放电路实现了高度的互换性和通用性。

● 可现场显示，也可远距离传输，还可与计算机控制系统联网。

● 检测元件不直接接触测量介质，尤其适合恶劣环境下的流量测量。

● 操作简单，参数设定和调试在出厂前已完成，一般通电后即可正常工作。

● 在雷诺数范围内，输出信号不受被测介质物理性质和组分变化的影响，仪表系数与旋涡发生体的形状和尺寸有关，调换配件后一般无须重新标定仪表系数。

四、技术参数

●   测量介质：液体、气体、蒸汽

●   测量范围：（见表1）

●   公称通径：（见表1）非标产品可根据用户要求定做

●   温度范围：压电式 -10℃ ~ 350℃   电容式 -20℃ ~ 500℃

●   压力规格：PN1.6Mpa、2.5Mpa、4.0 Mpa  更高压力规格可定做

●   范围度：正常范围1：10   扩展后范围1：15

●   压力损失系数：Cd≤2.6

●   系统测量：液体、气体    示值的&plun;1%

                 蒸 汽         示值的&plun;1.5%

                 式流量计  示值的&plun;2.5%

●   供电电压：三线制脉冲输出 +12VDC 、+24VDC（可选）

两线制电流输出 +24VDC

现场显示型 仪表自带3.6V锂电池                                                                            

●   输出信号：脉冲频率信号0.1 ~ 3000Hz  低电平≤1V 高电平≥6V

两线制4 ~ 20mA.DC电流信号

三线制4 ~ 20mA.DC电流信号

●   允许振动加速度：压电式 ≤0.2g   电容式 ≤1.0g

●   环境温度：普通型 -30℃ ~ 65℃  

爆型 -25℃ ~ 50℃

现场显示型 -10℃ ~ 50℃

●   环境湿度：相对湿度5 ~ 85%

●   大气压力：86 ~ 106Kpa

●   信号远传距离：≤500m

●   信号线接口：内螺纹M20×1.5

●   爆等级：ExibⅡ2-6

●   护等级：普通型 IP65   潜水型IP68

●   仪表材质：仪表外壳采用铝合金，表体部分采用不锈钢材质,也可根据用户要求采用材质。

五、结构形式与外形尺寸

法兰卡装式                              法兰连接式

注：常用无缝钢管直径为公制钢管直径，如采用英制钢管，需在定货单上注明。

六、型号与规格                                                                                                                                                                    

                                                           表3

型谱举例：

65口径电容式法兰卡装型两线制涡街流量变送器，带一体化温度、压力补偿，测量介质蒸汽，温度200度，压力0.8Mpa，分体式安装，仪表型号为LUGE24-65-632-PTF

七、选型

流量计的选型是一项重要的工作，正确的选型是流量计能正常工作的前提条件，统计表明流量计70%的故障是由于选型错误或安装不当造成的。因此，须正确对流量计进行选型，具体的选型方法可参照以下几条：

流量计的选型可以对照型谱表（表？？？）来进行，通过确定安装方式、测量介质、公称通径、温度规格、压力规格、输出类型等参数来完成对仪表的选型，下面主要介绍一下公称通径的选择方法。

公称通径的选择主要是根据测量介质在工作状况下的流量范围从表1中查表选择的，测量介质的流量范围须在参比介质的流量范围之内，否则不能使用，是处于参比介质流量范围的1/2-2/3处。如果选择的通径与管道内径不一致，则需要采用缩管或扩管变径，切不可认为流量计的公称通径与管道内径一致就合适。

表1所提供的参比介质的流量范围是指工作状况下的体积流量范围，如果知道测量介质的质量流量或者标准状况下的体积流量，则应先换算成工况下的体积流量，再与表1给定的流量范围相对照。

    由质量流量换算工况下的体积流量按下式计算：

Q = M/ρ

          式中：Q  工况下的体积流量（m³/h）

                M   工况下的质量流量 ( Kg/h )

                ρ  工况下的介质密度 ( Kg/m³)

    由标准状况下的体积流量换算工况下的体积流量按下式计算：

式中：Qv  工况下的体积流量（m³/h）

                Qb  标况下的体积流量（m³/h）    

                 P  介质的工作压力 (表压MPa )

                 T  介质的工作温度（℃）

如果测量介质的工况密度与参比介质的工况密度差别较大时，则需要重新计算该介质的工况流量范围，再与表1给定的流量范围相对照。

式中：Q  测量介质的工况体积流量（m³/h）

                Q0 表1给定的工况下的体积流量（m³/h）    

                ρ0  参比介质的工况密度 (Kg/m³)

ρ   测量介质的工况密度 (Kg/m³)

表1给定的参比介质是三种典型介质在特定条件下适应的数据：

● 液体介质为水：   T=20℃                              ρ=1000 Kg/m³    

● 气体介质为空气： T=20℃       P=0.10 MPa（压）     ρ=1.205 Kg/m³   

● 蒸汽为过热蒸汽： T=188℃      P=0.38 MPa（压）     ρ=2.2769 Kg/m³  

当测量介质为液体时，为了气蚀，应使通过流量计的介质压力合下式要求：

P ≥ 2.6△P+1.25Ps (Pa)

式中：△P 介质的压力损失（Pa )，以下式计算：

△P=1.2ρV²(Pa)

                P 流量计下游3.5-7.5D处小压力（Pa）

V 介质的平均流速（m/s）

                Ps 工作温度下液体的饱和蒸汽压力 ( Pa)

选型举例

某车间蒸汽管道直径为150mm，每小时用3-8吨饱和蒸汽，压力表显示工作压力为0.8MPa，现选用涡街流量计对该车间进行蒸汽计量，试选择合适的流量计型号。

计算：a.查饱和蒸汽密度表得该工作压力对应的蒸汽密度为4.66 Kg/m³

      b.管道工况体积流量为：

Qv = M/ρ=8000/4.66=1717（m³/h）

            同理：小流量为643 m³/h

c.查表1，150口径流量计工况下蒸汽的流量范围为230-2300 m³/h。显然，计算出的体积流量范围满足150 mm口径流量计的流量范围，因此，选用与管道公称通径相同口径的流量计是合适的。

d. 查饱和蒸汽密度表得该工作压力对应的蒸汽温度为175℃，小于250℃，所以选用涡街流量计型号为LUGB24-150-232。

八、安装

1、安装的要求

1、1对环境的要求

●    流量计的周围需有充裕的空间，以便安装接线和日常维护。

●    流量计装在室内，须安装在室外时应有潮和晒措施。                 

●    流量计应避免安装在有强电磁干扰的场合，接线的位置要远离电噪声。

●    流量计应避免安装在环境温度较高、受设备热辐射或含有腐蚀性气体的场所，若须

安装时，须有隔热通风措施。

1、2对直管段的要求

为了准确的测量，流量计的上游侧和下游侧须有长的直管段，上游流动分布尽

可能不受干扰，如果有控制和节流装置装在下游。直管段长度用流量计口径D的倍数来表示，上游侧和下游侧小的直管段要求如下：

● 上游侧：10D   （10倍口径）

● 下游侧：5D    （5倍口径）

流量计的上游如有弯头、缩径、扩径、阀门等情形，则需要更长的直管段，具体情况如表？？？和图？？？？所示。

                                                           表4