渦街式蒸汽流量計介紹

渦街式蒸汽流量計主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。無可動機械零件，因此可靠性高,維護量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。渦街流量計采用壓電應(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。由于它具有其它流量計不可兼得的優(yōu)點，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)用于各個領(lǐng)域。將在未來流量儀表中占主導(dǎo)地位，是孔板流量計的替代產(chǎn)品。

渦街流量傳感器適用于測量過熱蒸汽、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

智能渦街流量計主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。智能渦街流量計的特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動機械零件，因此智能渦街流量計可靠性高,維護量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。智能渦街流量計采用壓電應(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,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與計算機等數(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)生體下游非對稱地排列。

設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(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)測量氣體流量時，VSF的流量計算式為

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)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。

參數(shù)說明

渦街流量計可在很寬的流量范圍內(nèi)精確測量氣體、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

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

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

溫壓補償一體化設(shè)計;

電流輸出均為電隔離型,具有良好的共模干擾抑制能力;

同時顯示流量值與累計流量值,不必輪流切換。

采用抗振動探頭，有效消除外界振動影響。

電路采用表面貼裝工藝，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高。

采用分體式信號轉(zhuǎn)換器，電纜zui長10米。

量程比寬達20：1

儀表整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，動態(tài)測量范圍寬，壓損小

表體采用不銹鋼材質(zhì)，可適用于腐蝕性介質(zhì)的測量；

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

旋渦發(fā)生體

旋渦發(fā)生體是檢測器的主要部件，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，保持恒定的斯特勞哈爾數(shù)；
　　3） 能產(chǎn)生強烈的渦街，信號的信噪比高；
　　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

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

正常測量流量范圍 液體、氣體流量測量范圍見表2； 蒸氣流量范圍見表3

◆測量精度 1.0級 1.5級 2.5級

◆被測介質(zhì)溫度:常溫–25℃～100℃

◆高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃

◆輸出信號 脈沖電壓輸出信號 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

◆脈沖電流遠傳信號 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 本安型iaIIbT3-T6

防護等級 IP65

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

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

在實際應(yīng)用中，往往zui大流量遠低于儀表的上限值，隨著負荷的變化，zui小流量又往往會低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的*工作段，為了解決這一問題，通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量，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，與渦街流量計作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對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采用微功耗高新技術(shù)，采用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購安裝費用，可就地顯示瞬時流量、累積流量等。溫度補償一體型渦街流量計還帶有溫度傳感器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測量可直接測量出氣體介質(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

渦街流量計在沼氣管道中的應(yīng)用

沼氣管道中使用渦街流量計時候一般我們選擇法蘭卡裝式和法蘭式兩種結(jié)構(gòu)，因為沼氣管道流量較小，都要通過縮徑的方式才能保證測量中的準(zhǔn)確性。選型時*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)沼氣測量場所沒有電源，我們可以選擇電池供電的渦街流量計。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，通過電纜線將輸出信號引到裝在室內(nèi)的流量積算儀上，渦街流量計可以顯示沼氣瞬時流量和累積流量。

渦街流量計在測量沼氣安裝流量計的時候，安裝點的上游較近處若裝有閥門，不斷地開關(guān)閥門，對傳感器的使用壽命影響極大，非常容易對傳感器造成*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，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)為流量計口徑(D)的大約15倍，下游直管段部分的長度應(yīng)為流量計口徑(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(探測器)及配置相應(yīng)電路，即構(gòu)成了電容檢測式渦街流量計或壓電檢測式渦街流量傳感器。

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