一. 智能渦街流量計(jì)的概述
渦街流量計(jì)也稱(chēng)旋渦流量計(jì)是用途極其廣泛的一種流量計(jì)量?jī)x表，幾乎可以用在所有氣體、液體和蒸汽的流量計(jì)量、測(cè)量和控制。
應(yīng)力式渦街流量計(jì)是速度式流量計(jì)的一種，它以卡門(mén)渦街理論為基礎(chǔ)，采用壓電晶體檢測(cè)流體通過(guò)管道內(nèi)三角柱時(shí)所產(chǎn)生的旋渦頻率，從而測(cè)量出流體的流量。渦街流量計(jì)廣泛應(yīng)用于石油、化工、輕工、動(dòng)力供熱等行業(yè)。
渦街流量計(jì)具有以下特點(diǎn)：
1、測(cè)量精度高，量程寬；
2、測(cè)量介質(zhì)廣泛，可測(cè)量液體、氣體和蒸汽；
3、工作溫度高，介質(zhì)溫度可達(dá)350℃；
4、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，無(wú)磨損，可靠性高；
5、表體采用不銹鋼材料，美觀、耐腐蝕。
1、測(cè)量精度高，量程寬；
2、測(cè)量介質(zhì)廣泛，可測(cè)量液體、氣體和蒸汽；
3、工作溫度高，介質(zhì)溫度可達(dá)350℃；
4、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，無(wú)磨損，可靠性高；
5、表體采用不銹鋼材料，美觀、耐腐蝕。
二. 智能渦街流量計(jì)的測(cè)量原理
當(dāng)管道中流體介質(zhì)通過(guò)旋渦發(fā)生體三角柱時(shí)，由于局部流速加速而產(chǎn)生旋渦現(xiàn)象，此旋渦分成兩列交替地出現(xiàn)，這種旋渦列被稱(chēng)為卡門(mén)渦街。
當(dāng)管道中流體介質(zhì)通過(guò)旋渦發(fā)生體三角柱時(shí)，由于局部流速加速而產(chǎn)生旋渦現(xiàn)象，此旋渦分成兩列交替地出現(xiàn)，這種旋渦列被稱(chēng)為卡門(mén)渦街。
卡門(mén)渦街的釋放頻率與三角柱寬度尺寸和流體的流動(dòng)速度有關(guān)，而與介質(zhì)的溫度、壓力等特性參數(shù)無(wú)關(guān)?？捎孟率奖硎?
f=StV/d---------------1
式中: f-卡門(mén)渦街的釋放頻率
St-斯特羅哈爾數(shù)
V-介質(zhì)流速
d-三角柱的寬度
St-斯特羅哈爾數(shù)
V-介質(zhì)流速
d-三角柱的寬度
斯特羅哈爾數(shù)是渦街流量計(jì)的重要參數(shù)，它只與介質(zhì)的雷諾數(shù)Re有關(guān)。只要管道內(nèi)介質(zhì)的雷諾數(shù)保持在2×104至7×106范圍內(nèi)，斯特羅哈爾數(shù)St便保持為一個(gè)常數(shù)，這樣，便可通過(guò)測(cè)量旋渦頻率信號(hào)檢測(cè)出流體介質(zhì)的流速，再通過(guò)介質(zhì)的流速計(jì)算出介質(zhì)的流量。
三.智能渦街流量計(jì)的技術(shù)參數(shù)
◆ 公稱(chēng)口徑：DN15～DN500；
◆ 適用范圍：氣體：空氣、二氧化碳、氧氣、氮?dú)?、煤氣、天燃?xì)?、沼氣和其他各種化學(xué)氣體等；
液體：水、高溫水、油、食品液、化學(xué)液等；
蒸汽：飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽；
液體：水、高溫水、油、食品液、化學(xué)液等；
蒸汽：飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽；
◆ 可測(cè)介質(zhì)溫度：防爆介質(zhì):-40℃～100℃；低溫介質(zhì):-40℃～100℃；
中溫介質(zhì):-40℃～280℃；高溫介質(zhì):-40℃～350℃；
中溫介質(zhì):-40℃～280℃；高溫介質(zhì):-40℃～350℃；
◆ 公稱(chēng)壓力：低壓：1.6MPa 、≤2.5MPa ；中壓：≤4MPa 、≤6.3MPa；
高壓：≤11MPa 、≤15MPa 、≤26MPa 、≤42MPa；
高壓：≤11MPa 、≤15MPa 、≤26MPa 、≤42MPa；
◆ 精度等級(jí)：測(cè)量液體：1級(jí)（0.5級(jí)可協(xié)議訂貨）；測(cè)量氣體： 1.5級(jí)（1級(jí)可協(xié)議訂貨）；
測(cè)量蒸汽： 1.5級(jí)（1級(jí)可協(xié)議訂貨）；
◆ 流速范圍：液體：0.3～8m/s，氣體：3～65m/s，蒸汽：3～70m/s；
◆ 測(cè)量范圍：見(jiàn)表一、表二、表三；
◆ 輸出信號(hào)：電壓脈沖：低電平≤1V，高電平 ≥6V；標(biāo)準(zhǔn)電流：4～20mA；
◆ 供電電源：電壓脈沖輸出：+12VDC/+24VDC；4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流輸出：+24VDC；
現(xiàn)場(chǎng)液晶顯示：3.6V 1號(hào)1節(jié)鋰電池供電，使用壽命大于2年；
◆ 環(huán)境溫度：-30℃～+55℃；
◆ 表體材料：304，其他材質(zhì)可協(xié)議供貨；
◆ 防護(hù)等級(jí)：IP65、IP67；
◆ 防爆等級(jí)：ExiaⅡCT4；
◆ 防爆合格證號(hào)：CE062108，CE062124 ；
四. 智能渦街流量計(jì)的選型指南
1.確定傳感器的結(jié)構(gòu)
A、連接方式：法蘭卡裝式（表體不帶法蘭）或法蘭連接式（表體本身帶法蘭）。一般建議選用法蘭卡裝式，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低，而且供貨周期短。
B、結(jié)構(gòu)類(lèi)型：一體型結(jié)構(gòu)和分體型結(jié)構(gòu)。一般采用一體型結(jié)構(gòu)，只有在特殊場(chǎng)合下采用分體型結(jié)構(gòu)（如：介質(zhì)溫度高時(shí)、環(huán)境溫度或濕度高時(shí)、帶現(xiàn)場(chǎng)顯示為讀數(shù)方便時(shí)）。
C、顯示方法：無(wú)現(xiàn)場(chǎng)顯示、帶現(xiàn)場(chǎng)顯示和只帶現(xiàn)場(chǎng)顯示?，F(xiàn)場(chǎng)顯示是指在表頭上裝有液晶顯示電路，可顯示累積流量、瞬時(shí)流量等參數(shù)。
D、信號(hào)輸出方式：脈沖信號(hào)輸出和4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。一般情況下建議采用脈沖信號(hào)輸出，因?yàn)槊}沖信號(hào)直接與旋渦脫落頻率相對(duì)應(yīng)，不需轉(zhuǎn)換，具有zui高的累計(jì)精度；同時(shí)，脈沖信號(hào)傳輸效果較好。標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出一般用于與終端或控制系統(tǒng)組成流量測(cè)量系統(tǒng)。
E、防爆形式：非防爆型和本安防爆型。如果被測(cè)介質(zhì)是易燃易爆物質(zhì)或測(cè)量環(huán)境存在易燃易爆物質(zhì)，應(yīng)選用防爆型。
A、連接方式：法蘭卡裝式（表體不帶法蘭）或法蘭連接式（表體本身帶法蘭）。一般建議選用法蘭卡裝式，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低，而且供貨周期短。
B、結(jié)構(gòu)類(lèi)型：一體型結(jié)構(gòu)和分體型結(jié)構(gòu)。一般采用一體型結(jié)構(gòu)，只有在特殊場(chǎng)合下采用分體型結(jié)構(gòu)（如：介質(zhì)溫度高時(shí)、環(huán)境溫度或濕度高時(shí)、帶現(xiàn)場(chǎng)顯示為讀數(shù)方便時(shí)）。
C、顯示方法：無(wú)現(xiàn)場(chǎng)顯示、帶現(xiàn)場(chǎng)顯示和只帶現(xiàn)場(chǎng)顯示?，F(xiàn)場(chǎng)顯示是指在表頭上裝有液晶顯示電路，可顯示累積流量、瞬時(shí)流量等參數(shù)。
D、信號(hào)輸出方式：脈沖信號(hào)輸出和4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。一般情況下建議采用脈沖信號(hào)輸出，因?yàn)槊}沖信號(hào)直接與旋渦脫落頻率相對(duì)應(yīng)，不需轉(zhuǎn)換，具有zui高的累計(jì)精度；同時(shí)，脈沖信號(hào)傳輸效果較好。標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出一般用于與終端或控制系統(tǒng)組成流量測(cè)量系統(tǒng)。
E、防爆形式：非防爆型和本安防爆型。如果被測(cè)介質(zhì)是易燃易爆物質(zhì)或測(cè)量環(huán)境存在易燃易爆物質(zhì)，應(yīng)選用防爆型。
2.確定渦街流量計(jì)的配置
A、密度補(bǔ)償：在測(cè)量蒸汽的質(zhì)量流量時(shí)，由于其密度隨著溫度和壓力的變化而變化，所以要隨時(shí)對(duì)蒸汽的密度進(jìn)行補(bǔ)償，這時(shí)要用鉑熱電阻和壓力變送器與渦街流量傳感器共同組成質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng)。如果是測(cè)量飽和蒸汽，要用鉑熱電阻或壓力變送器組成質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng)；如果是測(cè)量過(guò)熱蒸汽，要用鉑熱電阻和壓力變送器共同組成質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng)；無(wú)論是測(cè)量飽和蒸汽還是過(guò)熱蒸汽，如果溫度和壓力比較穩(wěn)定，為降低設(shè)備成本，也可以根據(jù)工況狀態(tài)，用設(shè)定固定值的辦法補(bǔ)償密度；其他介質(zhì)可根據(jù)實(shí)際情況組成質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng)。
B、智能流量積算儀的選擇：只要求顯示參數(shù)，可選擇數(shù)碼管顯示或液晶顯示的智能流量積算儀；需要追溯歷史數(shù)據(jù)，帶有記憶功能，則應(yīng)選用智能流量積算無(wú)紙記錄儀；測(cè)量飽和蒸汽，應(yīng)選擇帶溫度自動(dòng)補(bǔ)償密度或壓力自動(dòng)補(bǔ)償密度的流量積算儀；測(cè)量過(guò)熱蒸汽，應(yīng)選擇帶溫度和壓力同時(shí)補(bǔ)償密度的流量積算儀；采用遠(yuǎn)程通訊，智能流量積算儀應(yīng)考慮帶有RS485或RS232通訊接口；要求與控制系統(tǒng)組成流量測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，智能流量積算儀應(yīng)帶4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出接口；在需要時(shí)，應(yīng)配置后備電源，以便突然停電時(shí)儀表能夠正常計(jì)量（配置不同，工作時(shí)間不同，一般在48小時(shí)以上。）；是否需要提供儀表箱，將智能流量積算儀放置其中，儀表箱帶鎖，使智能流量積算儀的設(shè)置參數(shù)不可隨意調(diào)整，具有防盜功能，同時(shí)，在儀表箱內(nèi)裝有保護(hù)電路，起到對(duì)智能流量積算儀的保護(hù)作用。
C、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)：在需要多點(diǎn)計(jì)量、分布面積較大、需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，可采用GSM/GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)遠(yuǎn)程流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各管路流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理。
3.傳感器口徑的確定
傳感器口徑不同，其測(cè)量范圍不同，而每一種口徑其測(cè)量范圍又隨著被測(cè)介質(zhì)的種類(lèi)和工況溫度、壓力的變化而變化。測(cè)量氣體和液體時(shí)，首先確定介質(zhì)在工況下的密度和大致流量范圍，就可通過(guò)查表法（表一、表二）確定傳感器的口徑；測(cè)量飽和蒸汽時(shí)，確定工況溫度與壓力二者之一和大致流量范圍，便可通過(guò)查表法（表三）確定傳感器的口徑；測(cè)量過(guò)熱蒸汽時(shí)，確定工況溫度和壓力，通過(guò)查表法（表四）確定其密度，通過(guò)此密度和大致流量范圍，利用查表法（表三）確定傳感器口徑。
A、密度補(bǔ)償：在測(cè)量蒸汽的質(zhì)量流量時(shí)，由于其密度隨著溫度和壓力的變化而變化，所以要隨時(shí)對(duì)蒸汽的密度進(jìn)行補(bǔ)償，這時(shí)要用鉑熱電阻和壓力變送器與渦街流量傳感器共同組成質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng)。如果是測(cè)量飽和蒸汽，要用鉑熱電阻或壓力變送器組成質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng)；如果是測(cè)量過(guò)熱蒸汽，要用鉑熱電阻和壓力變送器共同組成質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng)；無(wú)論是測(cè)量飽和蒸汽還是過(guò)熱蒸汽，如果溫度和壓力比較穩(wěn)定，為降低設(shè)備成本，也可以根據(jù)工況狀態(tài)，用設(shè)定固定值的辦法補(bǔ)償密度；其他介質(zhì)可根據(jù)實(shí)際情況組成質(zhì)量流量測(cè)量系統(tǒng)。
B、智能流量積算儀的選擇：只要求顯示參數(shù)，可選擇數(shù)碼管顯示或液晶顯示的智能流量積算儀；需要追溯歷史數(shù)據(jù)，帶有記憶功能，則應(yīng)選用智能流量積算無(wú)紙記錄儀；測(cè)量飽和蒸汽，應(yīng)選擇帶溫度自動(dòng)補(bǔ)償密度或壓力自動(dòng)補(bǔ)償密度的流量積算儀；測(cè)量過(guò)熱蒸汽，應(yīng)選擇帶溫度和壓力同時(shí)補(bǔ)償密度的流量積算儀；采用遠(yuǎn)程通訊，智能流量積算儀應(yīng)考慮帶有RS485或RS232通訊接口；要求與控制系統(tǒng)組成流量測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，智能流量積算儀應(yīng)帶4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出接口；在需要時(shí)，應(yīng)配置后備電源，以便突然停電時(shí)儀表能夠正常計(jì)量（配置不同，工作時(shí)間不同，一般在48小時(shí)以上。）；是否需要提供儀表箱，將智能流量積算儀放置其中，儀表箱帶鎖，使智能流量積算儀的設(shè)置參數(shù)不可隨意調(diào)整，具有防盜功能，同時(shí)，在儀表箱內(nèi)裝有保護(hù)電路，起到對(duì)智能流量積算儀的保護(hù)作用。
C、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)：在需要多點(diǎn)計(jì)量、分布面積較大、需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，可采用GSM/GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)遠(yuǎn)程流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各管路流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理。
3.傳感器口徑的確定
傳感器口徑不同，其測(cè)量范圍不同，而每一種口徑其測(cè)量范圍又隨著被測(cè)介質(zhì)的種類(lèi)和工況溫度、壓力的變化而變化。測(cè)量氣體和液體時(shí)，首先確定介質(zhì)在工況下的密度和大致流量范圍，就可通過(guò)查表法（表一、表二）確定傳感器的口徑；測(cè)量飽和蒸汽時(shí)，確定工況溫度與壓力二者之一和大致流量范圍，便可通過(guò)查表法（表三）確定傳感器的口徑；測(cè)量過(guò)熱蒸汽時(shí)，確定工況溫度和壓力，通過(guò)查表法（表四）確定其密度，通過(guò)此密度和大致流量范圍，利用查表法（表三）確定傳感器口徑。
表一 液體工況下流量測(cè)量范圍
| 公稱(chēng) 通徑（mm） | 常 用 密 度 （kg/m3） | zui大 流量（m3/h） | 檢定范圍 （常溫水）（m3/h） | |||||||||
| 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | |||
| 不 同 密 度 液 體 可 測(cè) 量 流 量 下 限 （m3/h） | ||||||||||||
| DN15 | 0.60 | 0.50 | 0.47 | 0.37 | 0.36 | 0.35 | 0.30 | 0.28 | 0.26 | 0.24 | 4.5 | 0.6-3.0 |
| DN20 | 1.15 | 1.00 | 0.98 | 0.90 | 0.80 | 0.60 | 0.58 | 0.56 | 0.54 | 0.52 | 8 | 0.8-6.5 |
| DN25 | 1.30 | 1.20 | 1.10 | 1.05 | 1.00 | 0.90 | 0.82 | 0.76 | 0.71 | 0.68 | 12 | 1.2-10 |
| DN32 | 1.19 | 1.80 | 1.70 | 1.62 | 1.56 | 1.50 | 1.45 | 1.35 | 1.20 | 1.00 | 20 | 1.8-15 |
| DN40 | 3.50 | 3.20 | 3.00 | 2.80 | 2.60 | 2.28 | 2.20 | 2.10 | 2.00 | 1.90 | 32 | 3.0-24 |
| DN50 | 4.70 | 4.30 | 3.90 | 3.70 | 3.60 | 3.50 | 3.00 | 2.80 | 2.60 | 2.50 | 50 | 4.5-36 |
| DN65 | 7.10 | 6.60 | 6.30 | 6.20 | 6.10 | 6.00 | 5.00 | 4.50 | 4.20 | 4.00 | 84 | 7.5-60 |
| DN80 | 11.00 | 10.00 | 9.60 | 9.20 | 9.10 | 9.00 | 8.00 | 7.60 | 7.00 | 6.00 | 127 | 12-100 |
| DN100 | 20.00 | 18.00 | 17.00 | 16.00 | 15.00 | 14.00 | 13.00 | 12.00 | 10.00 | 9.00 | 198 | 20-160 |
| DN125 | 28 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 | 18 | 14 | 310 | 30-240 |
| DN150 | 52 | 50 | 45 | 42 | 36 | 32 | 30 | 28 | 26 | 20 | 445 | 45-360 |
| DN200 | 99 | 88 | 77 | 70 | 62 | 57 | 53 | 50 | 43 | 35 | 791 | 90-720 |
| DN250 | 184 | 165 | 150 | 130 | 110 | 89 | 80 | 72 | 68 | 55 | 1230 | 140-1100 |
| DN300 | 250 | 220 | 200 | 180 | 160 | 128 | 120 | 110 | 98 | 77 | 1780 | 200-1600 |
| DN350 | 350 | 280 | 250 | 210 | 190 | 173 | 160 | 140 | 120 | 100 | 2450 | 280-2300 |
| DN400 | 450 | 400 | 360 | 300 | 260 | 226 | 200 | 180 | 160 | 140 | 3160 | 350-2800 |
| DN450 | 500 | 450 | 400 | 350 | 300 | 286 | 260 | 240 | 210 | 180 | 4000 | 400-3200 |
| DN500 | 600 | 530 | 480 | 420 | 380 | 355 | 330 | 300 | 260 | 220 | 4950 | 500-4000 |
表二 氣體工況下流量測(cè)范圍
表三、表四請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)“選型使用手冊(cè)”，“選型使用手冊(cè)”可在本下載。
4.常用計(jì)算公式
4.1質(zhì)量流量計(jì)算
本公司智能流量積算儀采用的基本公式 ：
QG = 3.6×f×ρ/K------------------------（2）
式中： QG-----質(zhì)量流量（K為銘牌所示值時(shí)，單位是t/h；K值縮小1000倍時(shí)，單位是kg/h）
f ------脈沖頻率（Hz）
ρ------密度（kg/m3）
K------儀表系數(shù)（脈沖個(gè)數(shù)/m3）
4.1質(zhì)量流量計(jì)算
本公司智能流量積算儀采用的基本公式 ：
QG = 3.6×f×ρ/K------------------------（2）
式中： QG-----質(zhì)量流量（K為銘牌所示值時(shí)，單位是t/h；K值縮小1000倍時(shí)，單位是kg/h）
f ------脈沖頻率（Hz）
ρ------密度（kg/m3）
K------儀表系數(shù)（脈沖個(gè)數(shù)/m3）
本公司一體化現(xiàn)場(chǎng)顯示儀采用的基本公式 ：
QC = 3600×f×ρ/K------------------（3）
式中： QC-----流量質(zhì)量K為銘牌所示值時(shí)，單位是kg/h
f ------脈沖頻率（Hz）
ρ------密度（kg/m3）
K------儀表系數(shù)（脈沖個(gè)數(shù)/m3）
4.2常用換算公式
A、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量換算成工況狀態(tài)下的體積流量：
QV = 273+ t×QN/2695×P+0.1013-------------------------- 4
B、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度換算成工況狀態(tài)下的密度：
ρV = 2695×P+0.1013 ×ρN / 273 + t----------------------- 5
C、質(zhì)量流量換算成體積流量：
QV = QG/ρV---------------------------- 6
式中: QV-------工況狀態(tài)下的體積流量m3/h
QN-------標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量Nm3/h
QG-------質(zhì)量流量kg/h
ρV------工況狀態(tài)下的密度kg/m3
ρN------標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度kg/m3
t------工況狀態(tài)下的溫度℃
P------工況狀態(tài)下的壓力 MPa
4.3傳感器壓力損失的計(jì)算：
傳感器口徑確定以后，可計(jì)算該傳感器的壓力損失，以便確定該傳感器是否對(duì)工藝管線有影響。
計(jì)算公式為：
△ P≤1.2ρV ------------------------（7）
其中：△ P------傳感器的壓力損失（Pa）
ρ------流體的密度（Kg/m3）
V------管道內(nèi)流體的平均流速（m/s）
各流量對(duì)應(yīng)的流速可根據(jù)下列公式計(jì)算：
V =353.7×Q/D2----------------（8）
其中： V------流量對(duì)應(yīng)的流速（m/s）
Q------流量（m3/h）
D------傳感器口徑（mm）
儀表安裝方法、儀表尺寸等更多內(nèi)容請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)“選型使用手冊(cè)”，“選型使用手冊(cè)”可在本下載。
