智能渦街流量表---：黃 電 話： 金湖海聯(lián)儀表有限公司
一、智能渦街流量表原理介紹
智能渦街流量表在流體中設置非流線型旋渦發(fā)生體（阻流體），則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦，流量計這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖(一)所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。流量計設旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)來流的平均速度為V，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式:
f=StV/d 公式(1)
式中：f－發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡門旋渦頻率
St－斯特羅哈爾數(shù)（無量綱數(shù)）
V－流體的平均流速 d－旋渦發(fā)生體的寬度
由此可見，通過測量卡門渦街分離頻率便可算出瞬時流量。其中,斯特羅哈爾數(shù)（St）是無因次未知數(shù)
在曲線表中St＝0.17的平直部分，漩渦的釋放頻率與流速成正比,即為渦街流量傳感器測量范圍度。只要檢測出頻率f就可以求得管內(nèi)流體的流速，由流速V求出體積流量。所測得的脈沖數(shù)與體積量之比，稱為儀表常數(shù)（K），見式（2）
K＝N/Q（1/m³） 公式（2）
式中：K＝儀表常數(shù)（1/m³）。 N＝脈沖個數(shù) Q＝體積流量（m³）
二、智能渦街流量表價格性能特點
公稱通徑(mm) 15,20,25,32,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300,(300～1000插入式)
公稱壓力(MPa) DN15-DN200 4.0(>4.0協(xié)議供貨)，DN250-DN300 1.6(>1.6協(xié)議供貨)
介質(zhì)溫度(℃) 壓電式：-40～260，-40～320；電容式： -40～300, -40～400，-40～450（協(xié)議訂貨）
本體材料 1Cr18Ni9Ti，(其它材料協(xié)議供貨)
允許振動加速度 壓電式:0.2g 電容式:1.0～2.0g
精確度 ±1%R，±1.5%R，±1FS；插入式：±2.5%R，±2.5%FS
范圍度 1：6～1：30
供電電壓 傳感器：+12V DC，+24V DC；變送器：+12V DC ，+24V DC；電池供電型：3.6V電池
輸出信號 方波脈沖(不包括電池供電型)：高電平≥5V，低電平≤1V；電流：4～20mA
壓力損失系數(shù) 符合JB/T9249標準 Cd≤2.4
防爆標志 本安型：ExdⅡia CT2-T5隔爆型：ExdⅡCT2-T5
防護等級 普通型IP65 潛水型 IP68
環(huán)境條件 溫度-20℃～55℃，相對濕度5%～90%，大氣壓力86～106kPa
適用介質(zhì) 液體、氣體、蒸汽
傳輸距離 三線制脈沖輸出型：≤300m，兩線制標準電流輸出型 (4～20mA)：負載電阻≤750Ω
三、智能渦街流量表價格與產(chǎn)品選型的一般步驟
1.參比條件下渦街流量傳感器工況流量范圍表
液體：常溫水，t=20℃，ρ=998.2kg/m3，υ=1.006×10-6m2/s。
氣體：常溫常壓空氣，t=20℃，P=0.1MPa（絕壓），ρ=1.205 kg/m3，υ=15×10-6 m2/s。
四、智能渦街流量表流量范圍表
| 儀表口徑(mm) | 液體 | 氣體 | ||
| 測量范圍(m3/h) | 輸出頻率范(Hz) | 測量范圍(m3/h) | 輸出頻率范圍(Hz) | |
| 15 | 0.3～6 | 2.2～25 | ||
| 20 | 0.6～12 | 4～50 | ||
| 25 | 1.2～16 | 25～336 | 8.8～55 | 190～1140 |
| 32 | 1.6～30 | 18～130 | ||
| 40 | 2～40 | 10～200 | 27～205 | 140～1040 |
| 50 | 3～60 | 8～160 | 35～380 | 94～1020 |
| 65 | 5～100 | 60～700 | ||
| 80 | 6.5～130 | 4.1～82 | 86～1100 | 55～690 |
| 100 | 15～220 | 4.7～69 | 133～1700 | 42～536 |
| 125 | 25～340 | 240～2800 | ||
| 150 | 30～450 | 2.8～43 | 347～4000 | 33～380 |
| 200 | 45～800 | 2～31 | 560～8000 | 22～315 |
| 250 | 65～1250 | 1.5～25 | 890～11000 | 18～221 |
| 300 | 95～2000 | 1.2～24 | 1360～18000 | 16～213 |
| (300) | 100～1500 | 5.5～87 | 1560～15600 | 85～880 |
| (400) | 180～3000 | 5.6～87 | 2750～27000 | 85～880 |
| (500) | 300～4500 | 5.6～88 | 4300～43000 | 85～880 |
| (600) | 450～6500 | 5.7～89 | 6100～61000 | 85～880 |
| (800) | 750～10000 | 5.7～88 | 11000～110000 | 85～880 |
| (1000) | 1200～1700 | 5.8～88 | 17000～170000 | 85～880 |
| >(1000) | 協(xié)議 | 協(xié)議 | ||
注：表中(300)～(1000)口徑為插入式
2.智能渦街流量表價格及外形及尺寸
| 口徑（mm） | A | B | C | CH |
| 15~25 | 70 | 55 | 390 | 455 |
| 40 | 85 | 80 | 385 | 440 |
| 50 | 85 | 90 | 390 | 450 |
| 65 | 85 | 105 | 400 | 470 |
| 80 | 90 | 120 | 420 | 480 |
| 100 | 85 | 140 | 440 | 500 |
| 125 | 95 | 168 | 465 | 530 |
| 150 | 100 | 194 | 490 | 560 |
| 200 | 102 | 248 | 545 | 610 |
| 250 | 115 | 300 | 600 | 660 |
| 300 | 130 | 350 | 650 | 710 |
注：以上尺寸未包含夾持法蘭。
3.智能渦街流量表產(chǎn)品選型表
| 型 譜 | 說 明 | |||||
| HLU | 渦街流量儀表 | |||||
| G | 傳感器 | |||||
| 檢測 | B | 壓電式傳感器 | ||||
| 方式 | E | 電容式傳感器 | ||||
| 通徑 | DN | 15～1000 | 單位：mm | |||
| 連接方式 | 1 | 僅對滿管型 | 法蘭連接型 | |||
| 2 | 僅對滿管型 | 法蘭卡裝型 | ||||
| 3 | 僅對插入型 | 簡易插入型 | ||||
| 4 | 僅對插入型 | 球閥插入型 | ||||
| 測量介質(zhì) | 2 | 液體 | ||||
| 3 | 氣體 | |||||
| 4 | 蒸汽 | |||||
| 使用環(huán)境 | P | 普通型 | ||||
| B | 防爆型 | |||||
| 輸出信號 | 1 | 脈沖輸出 | ||||
| 2 | 24V,4～20mA電流輸出，液晶顯示 | |||||
| 3 | RS-485通訊 | |||||
| 4 | 電池供電，不帶溫度、壓力補償 | |||||
| 5 | 溫壓補償一體，24V,4～20mA電流輸出型 | |||||
| 6 | 溫壓補償一體，電池供電型 | |||||
| 選型說明 | 例如： HLUGE-DN5024P2 滿管型電容式渦街流量儀表,儀表通徑為DN50，法蘭卡裝型連接,介質(zhì)為蒸汽,普通型，24V，4～20mA電流信號輸出，液晶顯示 | |||||
五、智能渦街流量表安裝現(xiàn)場
六、智能渦街流量表供電與接線
（1） 電池供電
儀表供電時把后蓋擰開，把電池開關(guān)撥到“開”狀態(tài)。
（2） 脈沖輸出信號接線
（3） 兩線4~20mA電流輸出信號接線
注：1、有電池供電的型號和無電池供電的型號接線端子對應關(guān)系： I24V(A) I+ ； I0V(B) I- ；Fout P
（4）三線4~20mA電流輸出信號接線
注：三線電流用于即可485輸出又可4~20mA的線路板中
（5）485輸出信號接線
注：COM為信號和可選電源公共端。該端將總線上所有設置互連公共端。該端為標準Modbus系統(tǒng)中要求配置。
七、智能渦街流量表通訊協(xié)議(Modbus_RTU)
(1) 本儀表使用了MODBUS協(xié)議中1條指令：
命令03 | 讀單個或多個保持寄存器 |
(2)數(shù)據(jù)格式
協(xié)議中的數(shù)據(jù)格式為:IEEE754標準的浮點數(shù)。本協(xié)議數(shù)據(jù)編碼順序為3412，解碼順序為1234。
(3)協(xié)議內(nèi)容
屬性 | Modbus地址 | 物理地址 | 寄存器長 度 | 數(shù)據(jù)類型 | 說明 |
R | 40001-2 | 0x00 | 2 | SINGLE | 介質(zhì)溫度(℃) |
R | 40003-4 | 0x02 | 2 | SINGLE | 介質(zhì)壓力，同儀表設置 |
R | 40005-6 | 0x04 | 2 | SINGLE | 傳感器頻率（Hz） |
R | 40007-8 | 0x06 | 2 | SINGLE | 每小時瞬時流量，同儀表設置 |
R | 40009-10 | 0x08 | 2 | SINGLE | 累計流量的百位以上，同儀表設置 |
R | 40011-12 | 0x0A | 2 | SINGLE | 累計流量的百位以下，同儀表設置 |
注：
（1）累積流量=累積量百位以上x100+累積量百位以下
儀表默認設置：機號-1；波特率-9600；奇偶校驗-“不校驗一”（1個停止位）
（2）異常碼含義：
“01”- 功能碼錯誤，本協(xié)議功能碼為0x03
“02”- 寄存器物理地址錯誤，0≤起始物理地址+寄存器數(shù)量≤12
“03”- 寄存器數(shù)量錯誤，0≤寄存器數(shù)量≤12
(4)應用舉例：讀溫度和壓力
上位機請求：[01] [03] [00] [00] [00] [04] [44] [09]
設備響應： [01] [03] [08] [00] [00] [43] [34] [00]
[00] [3f] [00] [3b] [10]
注：
00004334為溫度數(shù)據(jù)浮點數(shù)，根據(jù)協(xié)議解碼順序為43340000，翻譯為十進制浮點數(shù)為180
同上，00003f00翻譯為十進制浮點數(shù)為0.5
八、渦街流量計配置結(jié)構(gòu)及材質(zhì)
九、渦街流量計通徑選擇方法及管道壓力損失
1）渦街流量計通徑選擇
流量計的通徑可根據(jù)zui大使用流量Qv來選擇。為了獲得盡可能寬的流量測量范圍，正常使用流量應不小于流量計額定zui大流量的1/2。為保證流量計的準確度，雷諾數(shù)范圍應在2×104～7×106內(nèi)。 選擇流量計通徑時，應將已知標準狀態(tài)（1大氣壓，0℃）下的流量換算為工況狀態(tài)下的流量，以便從表（1.2）中選用適當?shù)牧髁坑嫛?br />1.將標準狀態(tài)下的密度ρN換算成工況下密度ρ。
2. 求出工況下的流量Qv：a)由標準狀態(tài)體積流量求出Qv：
a）由標準狀態(tài)體積流量求出Qv：
3）動態(tài)粘度η與運動粘度的換算：η=μρ
4）雷諾數(shù)：
以上式中：
ρ—工況下密度（kg/m3）
ρN—標準狀態(tài)下密度（kg/m3）
P— 工況下壓力（MPa）
T— 工況溫度（℃）
Qv—工況體積流量（m3/h）
QN—標準狀態(tài)下體積流量（Nm3/h）
Qm—質(zhì)量流量（kg/h）
η—動態(tài)粘度（Pa?S）
RD—雷諾數(shù)
D—流量計管徑或插入探頭直徑（mm）
表1 不同通徑下流量計液體、氣體zui大流量及所對應的zui大頻率
注：1、液體zui小流量可從圖1查找，氣體和過熱蒸汽可從圖2查找。
2、對于插入式流量計而言，管徑從200～2500mm其zui大流量可按流速（液體9m/s，氣體75m/s）計算。其zui小流速可通過表1、表2、圖1、圖2、DN50zui小流量來計算，再得出某管徑下zui小流量。
2）壓力損失
水在流速7m/s時為0.054Mpa，大氣壓下的空氣在流速75m/s時為830H2O，壓力損失由下式計算。
△Ρ＝1.1×10-6×ρ?V2
式中：△Ρ——壓力損失（Mpa）
ρ——流體密度（kg/m3）
V——流速（m/s）
表2 常用氣體介質(zhì)的標準狀態(tài)密度
十、渦街流量計應用實例
試確定DN50流量計用于7bar飽和蒸汽的量程范圍。由表3可查得：DN50 7bar量程范圍是84-1835kg/h 還可得到以下信息：飽和蒸汽溫度165℃，密度3.67kg/m3。
液體zui小流量（線性）
圖1 液體zui小流量與運動粘度的關(guān)系
氣體/過熱蒸汽zui小流量
例2：已知氮氣流量為4600Nm3/h,工作壓力0.7Mpa,工作溫度為40℃，選擇流量計通經(jīng)。
解：1）將標準流量變?yōu)楣r流量
求工作條件下的密度
首先查表2，得知標準狀態(tài)下氮氣密度1.25kg/Nm3
3）通過表1和圖2可知
φ80 流量計的測量范圍 40~1375m3/h
φ100 流量計的測量范圍 70~2120m3/h
φ80 流量計的測量范圍 200~4771m3/h
根據(jù)選型原則常用流量不小于額定zui大流量的1/2。所以應選φ80流量計。
當選擇的流量計管徑比實際工作管徑小時，應采用變徑管以保證準確測量。見圖3
圖3 變徑管的直管段要求
十一、渦街流量計安裝及管道走線
將流量計安裝在管道上請遵循以下要點：
◇流量計入口和出口的管道條件
◇為了確保達到運行效果，流量計入口的規(guī)則流速發(fā)布應不受干擾。
◇入口直管長度應不小于15倍管徑。
◇入口側(cè)有彎頭、縮管或截止閥時，入口直管長度應不小于25倍管徑。
◇出口直管長度應不小于5倍管徑（圖4）
圖4 入口和出口直管段
流量調(diào)節(jié)閥應盡可能安裝在流量計下游側(cè)（圖5）。
圖5 調(diào)節(jié)閥的安裝位置
渦街流量計表體尺寸
當介質(zhì)溫度大于100℃時，下表中H加高200mm。
6.1 管接頭式
6.2 無法蘭式
表4
注：①以上參數(shù)僅適用于法蘭夾持式2.5MPa以下壓力規(guī)格的渦街流量計。
②安裝法蘭為法蘭，出廠時已配備，安裝法蘭的標準為企業(yè)標準，*使用。
說明：
①以上尺寸僅供設計選型時參考，實際尺寸以出廠或定貨時確認為準。
②常用無縫鋼管直徑為公制鋼管直徑，如采用英制鋼管，需在定貨時注明。
③管道對焊式、螺紋連接式、卡箍連接式、固定插入式、球閥插入式的結(jié)構(gòu)外形尺寸，以及高溫型、超低溫型的外形尺寸以出廠或定貨時確認為準。
④流量計安裝法蘭采用企業(yè)標準或國家標準GB/T9119-2000，也可根據(jù)用戶需要采用國家其他部門或行業(yè)標準，或采用其他國家標準（美標、德標、日標等），如需特殊標準請在定貨時注明。
6.3 法蘭式
表5
注：①以上參數(shù)僅適用于法蘭連接式1.6MPa以下壓力規(guī)格的渦街流量計。
②儀表長度為標準型尺寸，帶一體化溫壓補償型儀表長度相應加長50mm。
③法蘭連接式渦街流量計出廠時不配帶管道法蘭和螺栓，用戶需另行購買，連接法蘭的標準為GB/T9119-2000突面板式平焊鋼制管法蘭。
6.4插入式
表6 L2和G2為配球閥時桿長及重量
