張

   渦街流量計(jì)也稱(chēng)之為旋渦流量計(jì)或卡門(mén)渦街流量計(jì) [1]  。綜合吸收發(fā)達(dá)國(guó)家*技術(shù)和總結(jié)多年研究生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行精心設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、生產(chǎn)模具化、確保產(chǎn)品質(zhì)量的美觀性。該產(chǎn)品具有電路*、功耗微低、量程比寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、阻力損失小、堅(jiān)固耐用、用途廣、使用壽命長(zhǎng)、工作穩(wěn)定、便于安裝調(diào)試等特點(diǎn)。 [2] 

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(chēng)為卡門(mén)旋渦，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱(chēng)地排列。

渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門(mén)渦街原理(Kármán Vortex Street)測(cè)量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標(biāo)況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計(jì)。并可作為流量變送器應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。

渦街流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來(lái)測(cè)量流量的，流體在管道中經(jīng)過(guò)渦街流量變送器時(shí)，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示：

式中：

為旋渦的釋放頻率，單位為Hz；v為流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度，單位為m/s；d為旋渦發(fā)生體特征寬度，單位為m；St為斯特勞哈爾數(shù)（Strouhal number），無(wú)量綱，它的數(shù)值范圍為0.14－0.27。

St是雷諾數(shù)的函數(shù)，

。

當(dāng)雷諾數(shù)Re在

范圍內(nèi)，St值約為0.2。在測(cè)量中，要盡量滿(mǎn)足流體的雷諾數(shù)在

，此時(shí)旋渦頻率

。

由此，通過(guò)測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由式

可以求出流量q，其中A為流體流過(guò)旋渦發(fā)生體的截面積。

技術(shù)指標(biāo)

編輯

• 測(cè)量介質(zhì)： 氣體、液體、蒸汽

• 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(jiàn)表2； 蒸汽流量范圍見(jiàn)表3。

• 測(cè)量精度 1.0級(jí) 1.5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

特點(diǎn)

1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而牢固，無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高，*運(yùn)行十分可靠。

2. 安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)十分方便。

3. 檢測(cè)傳感器不直接接觸被測(cè)介質(zhì)，性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)。

4. 輸出是與流量成正比的脈沖信號(hào)，無(wú)零點(diǎn)漂移，精度高。

5. 測(cè)量范圍寬，量程比可達(dá)1：10。

6. 壓力損失較小，運(yùn)行費(fèi)用低，更具節(jié)能意義。

在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi),輸出信號(hào)頻率不受流體物理性質(zhì)和組份變化的影響，儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān)，測(cè)量流體體積流量時(shí)無(wú)需補(bǔ)償，調(diào)換配件后一般無(wú)需重新標(biāo)定儀表系數(shù)。

應(yīng)用范圍廣，蒸汽、氣體、液體的流量均可測(cè)量。

檢定周期為二年。

• 渦街流量傳感器應(yīng)用內(nèi)徑范圍為25-300mm（滿(mǎn)管式）

• 插入式渦街流量傳感器應(yīng)用內(nèi)徑范圍為350-1200mm(插入式)。

• 滿(mǎn)管式測(cè)量液體精度為1%

• 測(cè)量蒸汽和氣體精度為1.5% [3] 

• 插入式測(cè)量液體精度為2%

• 測(cè)量蒸汽和氣體精度為2.5%

• 被測(cè)介質(zhì)溫度為-20~150℃、-40~250℃、+100~350℃（僅管式）

• 輸出信號(hào)為三線(xiàn)制電壓脈沖，三線(xiàn)制4-20mA、二線(xiàn)制4-20mA。

功能

1. 表體中同時(shí)集成溫壓補(bǔ)償補(bǔ)償功能，可測(cè)量流體的標(biāo)準(zhǔn)體積流量或標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量。

2. 全智能化、數(shù)字化電路設(shè)計(jì)，可自動(dòng)補(bǔ)償被測(cè)流體密度或標(biāo)況體積計(jì)算。

3. 全新的數(shù)字濾波和修正功能使流量測(cè)量更加精準(zhǔn)可靠。

4. 電池供電型無(wú)需外接電源既可連續(xù)工作兩年以上。

5. 全新點(diǎn)陣漢字液晶顯示，使用操作更方便。

安裝

管道情況

渦街流量計(jì)的安裝要求有一定的前后直管段，常見(jiàn)情況如下（D為管道的直徑）：

安裝條件

1. 傳感器應(yīng)安裝在水平、垂直、傾斜(液體流向自下而上)的與其通徑相同的管道上。傳感器的上游 和下2游應(yīng)配置一定長(zhǎng)度的直管段，其長(zhǎng)度應(yīng)符合前直管段15～20D，后直管段5～1OD的要求。 [4] 

2. 安裝液體傳感器的附近管道內(nèi)應(yīng)充滿(mǎn)被測(cè)液體。

3. 傳感器應(yīng)避免安裝在有強(qiáng)烈機(jī)械振動(dòng)的管道上。

4. 直管段的內(nèi)徑盡可能與傳感器通徑*，若不能*，應(yīng)采用比傳感器通徑略大的管道，誤差 要≤3%，并不超過(guò)5mm。

傳感器應(yīng)避免安裝在有較強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾、空間小和維修不方便的場(chǎng)合。

安裝要求

1、合理選擇安裝場(chǎng)所和環(huán)境。

避開(kāi)強(qiáng)電力設(shè)備，高頻設(shè)備，強(qiáng)電源開(kāi)關(guān)設(shè)備；避開(kāi)高溫?zé)嵩春洼椛湓吹挠绊?，避開(kāi)強(qiáng)烈震動(dòng)場(chǎng)所和強(qiáng)腐蝕 環(huán)境等，同時(shí)要考慮安裝維修方便。

2、上下游必須有足夠的直管段。

若傳感器安裝點(diǎn)的上游在同一平面上有二個(gè)90°彎頭，則：上游直管段≥25D，下游直管段≥5D 。

若傳感器安裝點(diǎn)的上游在不同平面上有二個(gè)90°彎頭，則：上游直管段≥40D，下游直管段≥5D 。

調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在傳感器的下游5D以外處，若必須安裝在傳感器的上游，傳感器上游直管段應(yīng)不小于50D，下游應(yīng)有不小于5D。

3、安裝點(diǎn)上下游的配管應(yīng)與傳感器同心，同軸偏差應(yīng)不小于0.5DN。

4、管道采取減振動(dòng)措施。

傳感器盡量避免安裝在振動(dòng)較強(qiáng)的管道上，特別是橫向振動(dòng)。若不得已要安裝時(shí)，必須采取減振措施，在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置，并加防振墊。

5、在水平管道上安裝是流量傳感器較常用的安裝方式。

測(cè)量氣體流量時(shí)，若被測(cè)氣體中含有少量的液體，傳感器應(yīng)安裝在管線(xiàn)的較高處。

測(cè)量液體流量時(shí)，若被測(cè)液體中含有少量的氣體，傳感器應(yīng)安裝在管線(xiàn)的較低處。

6、傳感器在垂直管道的安裝。

測(cè)量氣體流量時(shí)，傳感器可以安裝在垂直管道上，流向不限。若被測(cè)氣體中含有少量的液體，氣體流向應(yīng)由下向上。

測(cè)量液體流量時(shí)，液體流向應(yīng)由下向上：這樣不會(huì)將液體重量額外附加在探頭上。

7、傳感器在水平管道的側(cè)裝。

無(wú)論測(cè)量何種流體，傳感器可以在水平管道上側(cè)裝，特別是測(cè)量過(guò)熱蒸汽，飽和蒸汽和低溫液體，若條件允許采用側(cè)裝，這樣流體的溫度對(duì)放大器的影響較小。

8、傳感器在水平管道的倒裝。

一般情況下不*用此安裝方法。此安裝方法不適用于測(cè)量一般氣體、過(guò)熱蒸汽?？捎糜跍y(cè)量飽和蒸汽，適用于測(cè)量高溫液體或需經(jīng)常清洗管道的情況。

9、傳感器在有保溫層管道上的安裝。

測(cè)量高溫蒸汽時(shí)，保溫層多不能超過(guò)支架高度的三分之一。

10、測(cè)壓點(diǎn)和測(cè)溫點(diǎn)的選擇。

根據(jù)測(cè)量的需要，需在傳感器附近測(cè)量壓力和溫度時(shí)，測(cè)壓點(diǎn)應(yīng)在傳感器下游的3-5D處，測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)在傳感器下游的6-8D處。

注意事項(xiàng)

1. 法蘭與直管段焊接時(shí)不能帶著傳感器焊接。

2. 安裝時(shí)應(yīng)使傳感器的流向標(biāo)志與管道內(nèi)流體流向*。

3. 傳感器安裝前，法蘭凹槽內(nèi)必須放好密封圈。壓力和溫度測(cè)量點(diǎn)的位置，取壓點(diǎn)在傳感器下游3～5DN處，測(cè)溫點(diǎn)在下游5～8DN處。

4. 測(cè)量高溫介質(zhì)時(shí)，切勿用隔熱材料把傳感器連接桿周?chē)饋?lái)。

5. 連接傳感器的屏蔽電纜走向，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾場(chǎng)合。不允許與高壓電纜一起敷設(shè)，屏蔽電纜要盡量縮短，并且不得盤(pán)卷，以減少分布電感，大長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)200米。

6. 安裝傳感器前，管道必須進(jìn)行清洗。沖掉管內(nèi)的雜質(zhì)，避免通流后堵塞傳感器。測(cè)量液體的管道必須充滿(mǎn)被測(cè)液體，防止氣泡的干擾。

測(cè)量氣體的管道為防止儲(chǔ)積液的干擾。安裝位置如圖五所示。高溫高壓下更換探頭體時(shí)，必須安全操作，做好高溫防護(hù)。降溫降壓后在安全條件下方可更換探頭。

管道安裝(3張)

規(guī)范管理

智能渦街流量計(jì)規(guī)范安裝，給使用部門(mén)在后續(xù)管理提供有力的技術(shù)保障，對(duì)施工單位提出以下幾點(diǎn)具體要求，通過(guò)多年的驗(yàn)證效果很好。

1.智能渦街流量計(jì)帶4～20mA輸出，脈沖輸出。

2.智能渦街流量計(jì)GPRS遠(yuǎn)傳設(shè)備需帶脈沖輸入，4～20mA輸入。

3.具有電源防雷和信號(hào)防雷（4～20mA）。

4.智能渦街流量計(jì)的儀表柜要求為：柜內(nèi)帶UPS電源、配空開(kāi)及插座、將GPRS通訊裝置、智能渦街流量計(jì)轉(zhuǎn)換器等集中安裝并帶鎖。

5.儀表柜的平穩(wěn)需水泥墩底座、儀表柜防護(hù)等級(jí)適用戶(hù)外、柜頂具有隔熱層防止陽(yáng)光直射、柜具有防潑水功能。

6.表井內(nèi)需有一側(cè)留有足夠的直管段，便于智能渦街流量計(jì)檢測(cè)、比對(duì)和后續(xù)管理。

7.設(shè)計(jì)智能渦街流量計(jì)時(shí)前端須留有至少10倍公稱(chēng)通經(jīng)（10DN）的直管段，后端須留有大于5DN的直管段，確保計(jì)量準(zhǔn)確。

8.智能渦街流量計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按說(shuō)明書(shū)安裝，安裝完畢后需測(cè)量接地，接地電阻值應(yīng)在10Ω以下。等電位連接線(xiàn)使用多股銅束導(dǎo)線(xiàn)，線(xiàn)纜需大于等于16mm2；儀表接地線(xiàn)使用多股銅束導(dǎo)線(xiàn)，線(xiàn)纜要求大于等于6mm2。接地標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)GB50343-2009《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》。

常見(jiàn)故障

渦街流量計(jì)常見(jiàn)故障： 一臺(tái)DN50渦街流量計(jì)，從說(shuō)明書(shū)查到，其液體用流量范圍是3-50m3/h。我們?cè)谟土鳂?biāo)準(zhǔn)裝置上標(biāo)定的結(jié)果是10-50 m3/h符合精度要求，但10m3/h以下精度不合格，應(yīng)如何評(píng)價(jià)此臺(tái)流量計(jì)？

渦街流量汁說(shuō)明書(shū)中，標(biāo)明的流量范圍是使用于特定參考介質(zhì)的流量范圍，如液體—般指常溫水。用于其他介質(zhì)時(shí)，可用流量范圍將隨介質(zhì)的粘度和密度不同而異。由于油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置采用粘度比水大，密度比水小的柴油做標(biāo)定介質(zhì)，流量計(jì)的下限流量—般都會(huì)相應(yīng)提高，使可用流量范圍變窄。所以，渦街流量計(jì)在油流量標(biāo)定裝置上標(biāo)定出現(xiàn)小流量性能變差是正常的。由此我們不難推斷，如果用液化石油氣(這種低粘度介質(zhì))標(biāo)定渦街流量汁，將會(huì)得到比水好的相反結(jié)果。

影響

輸出二線(xiàn)制（4~20）mA信號(hào)的與其它設(shè)備之間采用二線(xiàn)制傳輸，所需電源為24V±10%，輸出回路的大負(fù)載電阻為600Ω（包括電纜線(xiàn)的電阻）。一般情況下連接線(xiàn)用600VPVC絕緣電線(xiàn)或電纜；在易受電噪聲干擾的現(xiàn)場(chǎng)需使用二芯屏蔽線(xiàn)（RWP2×0.5mm），屏蔽層應(yīng)可靠地接在放大器盒內(nèi)的接地螺絲上。

渦街流量計(jì)的溫度對(duì)放大器的影響較小。當(dāng)用于測(cè)量高溫液體或需經(jīng)常清洗管道時(shí)，可將傳感器倒裝。在有保溫層的管道上，切勿用保溫材料將傳感器上連接放大器盒的連桿都包圍起來(lái)，多不超過(guò)連桿高度的三分之一。傳感器殼體可以用保溫材料包裹。

渦街流量計(jì)應(yīng)避免在架空非常長(zhǎng)的管道上安裝，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間使用后，由于傳感器的下垂作用非常容易造成傳感器與法蘭間的密封泄漏，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。安裝管道應(yīng)無(wú)強(qiáng)烈振動(dòng)，否則應(yīng)有必要的減震措施。在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置，并加防震墊。

渦街流量計(jì)的小流量又往往會(huì)低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的良好工作段，為了解決這一問(wèn)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(zhǎng)度為15D以上的直管段進(jìn)行整流

產(chǎn)品選型

正確的選用渦街流量計(jì)是保證用好渦街流量計(jì)的前提條件，需要考慮的重要因素：通經(jīng)（DN）、安裝方式、介質(zhì)溫度、輸出信號(hào)、介質(zhì)種類(lèi)。

選型表

選型要點(diǎn)

渦街流量計(jì)正確選型才能保證渦街流量計(jì)更好的使用。選用什么種類(lèi)的渦街流量計(jì)應(yīng)根據(jù)被測(cè)流體介質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)來(lái)決定?使渦街流量計(jì)的通徑、流量范圍、襯里材料、電極材料和輸出電流等都能適應(yīng)被測(cè)流體的性質(zhì)和流量測(cè)量的要求。

1、精密功能檢查

精度等級(jí)和功能根據(jù)測(cè)量要求和使用場(chǎng)合選擇儀表精度等級(jí)，做到經(jīng)濟(jì)合算。比如用于貿(mào)易結(jié)算、產(chǎn)品交接和能源計(jì)量的場(chǎng)合，應(yīng)該選擇精度等級(jí)高些，如1.0級(jí)、0.5級(jí)，或者更高等級(jí); 用于過(guò)程控制的場(chǎng)合，根據(jù)控制要求選擇不 同精度等級(jí);有些僅僅是檢測(cè)一下過(guò)程流量，無(wú)需做精確控制和計(jì)量的場(chǎng)合，可以選擇精度等級(jí)稍低的，如1.5級(jí)、2.5級(jí)，甚至 4.0級(jí)，這時(shí)可以選用價(jià)格低廉的插入式渦街流量計(jì)。

2、可測(cè)量的介質(zhì)

測(cè)量介質(zhì)流速、儀表量程與口徑 測(cè)量一般的介質(zhì)時(shí)，渦街流量計(jì)的滿(mǎn)度 流量可以在測(cè)量介質(zhì)流速0.5—12m/s范圍內(nèi) 選用，范圍比較寬。選擇儀表規(guī)格(口徑)不一 定與工藝管道相同，應(yīng)視測(cè)量流量范圍是否 在流速范圍內(nèi)確定，即當(dāng)管道流速偏低，不能滿(mǎn)足流量?jī)x表要求時(shí)或者在此流速下測(cè)量準(zhǔn) 確度不能保證時(shí)，需要縮小儀表口徑，從而提 高管內(nèi)流速，得到滿(mǎn)意測(cè)量結(jié)果。

3、渦街流量變送器的選擇
　　在飽和蒸汽測(cè)量中采用VA型壓電式渦街流量變送器，由于渦街流量計(jì)量程范圍寬，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，一般主要考慮測(cè)量飽和蒸汽的流量不得低于渦街流量計(jì)的下限，也就是說(shuō)必須滿(mǎn)足流體流速不得低于5m/s。根據(jù)用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器，而不能以現(xiàn)有的工藝管道口徑來(lái)選擇變送器口徑。
　　4、壓力補(bǔ)償壓力變送器的選擇
　　由于飽和蒸汽管路長(zhǎng)，壓力波動(dòng)較大，必須采用壓力補(bǔ)償，考慮到壓力、溫度及密度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，測(cè)量中只采用壓力補(bǔ)償即可，由于管道飽和蒸汽壓力在0.3-0.7MPa范圍，壓力變送器的量程選擇1MPa即可。
　　5、.顯示儀表選擇
　　顯示儀表智能流量顯示儀，具有穩(wěn)壓補(bǔ)償、瞬時(shí)流量顯示和累積流量積算功能。

問(wèn)題分析

主要存在的問(wèn)題主要有：

1. 指示*不準(zhǔn)。

2. 始終無(wú)指示。

3. 指示大范圍波動(dòng)，無(wú)法讀數(shù)。

4. 指示不回零。

5. 小流量時(shí)無(wú)指示；

6. 大流量時(shí)指示還可以，小流量時(shí)指示不準(zhǔn)；

7. 流量變化時(shí)指示變化跟不上；

8. 儀表K系數(shù)無(wú)法確定，多處資料均不*。