渦街式蒸汽流量計(jì)介紹

渦街式蒸汽流量計(jì)主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高,維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。渦街流量計(jì)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(jì)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(jì)。由于它具有其它流量計(jì)不可兼得的優(yōu)點(diǎn)，自七十年代以來(lái)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(gè)領(lǐng)域。將在未來(lái)流量?jī)x表中占主導(dǎo)地位，是孔板流量計(jì)的替代產(chǎn)品。

渦街流量傳感器適用于測(cè)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(jì)主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。智能渦街流量計(jì)的特點(diǎn)是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此智能渦街流量計(jì)可靠性高,維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。智能渦街流量計(jì)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(hào),也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出,容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較良好、理想的流量?jī)x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(duì)稱地排列。

設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測(cè)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(jì)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(wú)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(cè)量氣體流量時(shí)，VSF的流量計(jì)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(hào)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(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測(cè)質(zhì)量流量，這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)體積流量和流體密度，流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量還是有直接影響的。

參數(shù)說(shuō)明

渦街流量計(jì)可在很寬的流量范圍內(nèi)精確測(cè)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(shí)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(wú)可動(dòng)部件、無(wú)孔洞縫隙設(shè)計(jì)，產(chǎn)品無(wú)磨損、耐臟污，無(wú)須機(jī)械維修，使用壽命長(zhǎng)

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

溫壓補(bǔ)償一體化設(shè)計(jì);

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(shí)顯示流量值與累計(jì)流量值,不必輪流切換。

采用抗振動(dòng)探頭，有效消除外界振動(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)換器，電纜zui長(zhǎng)10米。

量程比寬達(dá)20：1

儀表整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，動(dòng)態(tài)測(cè)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(cè)量；

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

旋渦發(fā)生體

旋渦發(fā)生體是檢測(cè)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(duì)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(diǎn)，保持恒定的斯特勞哈爾數(shù)；
　　3） 能產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦街，信號(hào)的信噪比高；
　　4） 形狀和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工和幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，以及各種檢測(cè)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(hào)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(qiáng)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(cè)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(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)量范圍見表2； 蒸氣流量范圍見表3

◆測(cè)量精度 1.0級(jí) 1.5級(jí) 2.5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

渦街流量計(jì)便是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測(cè)量的新型流量計(jì)。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力，無(wú)需溫度壓力補(bǔ)償即可直接測(cè)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(cè)量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量，是節(jié)流式流量計(jì)的理想替代產(chǎn)品。

為提高渦街流量計(jì)的耐高溫及抗振動(dòng)性能，我公司新近開發(fā)出了LU改進(jìn)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(qiáng)振動(dòng)（≤1g）的惡劣工況下使用。

在實(shí)際應(yīng)用中，往往zui大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值，隨著負(fù)荷的變化，zui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*工作段，為了解決這一問題，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，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(jì)作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對(duì)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(jì)采用微功耗高新技術(shù)，采用鋰電池供電可不間斷運(yùn)行一年以上，節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購(gòu)安裝費(fèi)用，可就地顯示瞬時(shí)流量、累積流量等。溫度補(bǔ)償一體型渦街流量計(jì)還帶有溫度傳感器，可以直接測(cè)量出飽和蒸汽的溫度并計(jì)算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量。溫壓補(bǔ)償一體型帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測(cè)量可直接測(cè)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(jì)在沼氣管道中的應(yīng)用

沼氣管道中使用渦街流量計(jì)時(shí)候一般我們選擇法蘭卡裝式和法蘭式兩種結(jié)構(gòu)，因?yàn)檎託夤艿懒髁枯^小，都要通過縮徑的方式才能保證測(cè)量中的準(zhǔn)確性。選型時(shí)*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(cè)量場(chǎng)所沒有電源，我們可以選擇電池供電的渦街流量計(jì)。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(jì)，通過電纜線將輸出信號(hào)引到裝在室內(nèi)的流量積算儀上，渦街流量計(jì)可以顯示沼氣瞬時(shí)流量和累積流量。

渦街流量計(jì)在測(cè)量沼氣安裝流量計(jì)的時(shí)候，安裝點(diǎn)的上游較近處若裝有閥門，不斷地開關(guān)閥門，對(duì)傳感器的使用壽命影響極大，非常容易對(duì)傳感器造成*性損壞、傳感器盡量避免在架空的非常長(zhǎng)的管道上安裝，這樣時(shí)間一長(zhǎng)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(shí)，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(jì)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(zhǎng)度應(yīng)為流量計(jì)口徑(D)的大約15倍，下游直管段部分的長(zhǎng)度應(yīng)為流量計(jì)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(cè)器)及配置相應(yīng)電路，即構(gòu)成了電容檢測(cè)式渦街流量計(jì)或壓電檢測(cè)式渦街流量傳感器。

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