溫壓補償渦街流量計

：概述：

溫壓補償渦街流量計在流體中設置三角柱型旋渦發(fā)生體，則從旋渦發(fā)生體兩側交替地產(chǎn)生有規則的旋渦，這種旋渦稱(chēng)為卡門(mén)旋渦，如右圖所示，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱(chēng)地排列。渦街流量計采用壓電應力式傳感器,可靠性高，可在-20℃～+350℃的工作溫度范圍內工作。
有模擬標準信號,也有數字脈沖信號輸出，容易與計算機等數字系統配套使用，是一種比較*、理想的測量?jì)x器。

工作原理：
在流體中設置三角柱型旋渦發(fā)生體，則從旋渦發(fā)生體兩側交替地產(chǎn)生有規則的旋渦，這種旋渦稱(chēng)為卡門(mén)旋渦，如右圖所示，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱(chēng)地排列。

設旋渦的發(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 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?）
式中　　U1--旋渦發(fā)生體兩側平均流速，m/s；
Sr--斯特勞哈爾數；
m--旋渦發(fā)生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比
 

管道內體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr 　　　　　　　　　　　　　　　?。?）
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 　　　　　　　　　　　　　　　　 （3）
式中 K--流量計的儀表系數，脈沖數/m3（P/m3）。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數有關(guān)。斯特勞哈爾數為無(wú)量綱參數，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關(guān)系圖。由圖可見(jiàn)，在ReD=2×104～7×106范圍內，Sr可視為常數，這是儀表正常工作范圍。當測量氣體流量時(shí)，VSF的流量計算式為

（4）

圖2 斯特勞哈爾數與雷諾數關(guān)系曲線(xiàn)

式中 qVn，qV--分別為標準狀態(tài)下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；
Pn，P--分別為標準狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa；
Tn，T--分別為標準狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K；
Zn，Z--分別為標準狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數。
由上式可見(jiàn)，VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與旋渦發(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(shí)流量計的輸出信號應同時(shí)監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。

　原理進(jìn)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)適應能力，無(wú)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況體積流量和質(zhì)量流量，是節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(dòng)性能，我公司新近開(kāi)發(fā)出了SDLU改進(jìn)型渦街流量傳感器，因其*的結構和選材使該傳感器可在高溫（350℃）、強振動(dòng)（≤1g）的惡劣工況下使用。
在實(shí)際應用中，往往zui大流量遠低于儀表的上限值，隨著(zhù)負荷的變化，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(wèn)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(cháng)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，其結構尺寸小，僅為工藝管內徑的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，采用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節省了電纜和顯示儀表的采購安裝費用，可就地顯示瞬時(shí)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，從而顯示氣體的標況體積流量。
◆測量介質(zhì)：氣體、液體、蒸氣
◆口徑規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(jiàn)表2；蒸氣流量范圍見(jiàn)表3
◆測量精度1.0級 1.5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

渦街流量計的優(yōu)點(diǎn)
ZYYLUG-智能渦街流量計的zui大優(yōu)點(diǎn)是抗振性能特別好，無(wú)零點(diǎn)漂移，可靠性高。
    1通過(guò)長(cháng)時(shí)間對渦街流量計進(jìn)行的大量波形分析和頻譜分析，中原設計出了 的探頭形狀、壁厚，高度、探頭桿直徑及與之相配套的壓電晶體，采用*的數控車(chē)床進(jìn)行加工，確保加工的同軸度和光潔度等技術(shù)參數，配合特殊的工藝處理，從而zui大限度的克服渦街流量計存在的固有自振蕩頻率對信號的影響這個(gè)通病。這是中原公司在制作渦街流量計方面的技術(shù)*優(yōu)勢，使得中原公司出廠(chǎng)的渦街流量計具有量好的抗振動(dòng)能力。
    ②智能渦街流量計的傳感器的通用性很強，從而使傳感器具有良好的互換性采用*數控設備加工傳感器的表體和旋渦發(fā)生體等，確保加工精度，從而使零部件（特別是旋渦發(fā)生體）的通用性強，從而真正做到不會(huì )因零部件的更換而影響傳感器的重復性和精度；能產(chǎn)生強大而穩定的渦街信號。
    ③結構簡(jiǎn)單牢固，無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高，使用維護方便。
    ④檢測元件不與介質(zhì)接觸，性能穩定，使用壽命長(cháng)
    傳感器采用檢測探頭與旋渦發(fā)生體分開(kāi)安裝，而且耐高溫的壓電晶體密封在檢測探頭內，不與被測介質(zhì)接觸，所以FFM63系列渦街流量計具有結構簡(jiǎn)單、通用性好和穩定性高的特點(diǎn)。
    ⑤輸出與流量成正比的脈沖信號或模擬信號，無(wú)零點(diǎn)漂移，精度高，方便與計算機聯(lián)網(wǎng)
    ⑥測量范圍寬，量程比可達1：10
    ⑦渦街流量計測量體積流量時(shí)不需補償，渦街輸出的信號實(shí)際上是與流速成線(xiàn)性關(guān)系的，也就是與體積流量成正比。壓力和溫度補償的目的是為了得到流體的密度，乘以體積流量就得到質(zhì)量流量，若測量氣體的體積流量就不需要補償了。
    ⑧壓力損失小。
    用口徑DN50的渦街流量計測量可燃氣體的流量，若管道內的zui大流量Qmax ＝200m3/h時(shí)，傳感器的壓力損失是：△P ＝1.08×10-6 ρv2（kPa）= 0.605 KPa
    ⑨在一定的雷諾數范圍內，流量特性不受流體壓力、溫度、黏度、密度、成分的影響，僅是與旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān)。
    ⑩應用范圍廣，蒸汽、氣體、液體流量均可測量。
渦街流量計的技術(shù)參數
●測量流體：飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽、氣體、液體（避免多相流）
●測量準確度及重復性：

●測量范圍

●額定壓力：1.6MPa、2.5MPa、6.3MPa
●流體溫度：-40℃～250℃（普通型），100℃～350℃（普通型）
●結構類(lèi)型：一體型渦街流量計
●結構材質(zhì)

●工作電源

●輸出信號：脈沖輸出、4～20mA 電流輸出，RS485通訊等三種輸出可供選擇
●電氣接口：M20*1.5
●防護等級：IP65
●表體處理：傳感器表體采用不銹鋼噴砂，放大器外殼采用噴塑。
●環(huán)境溫度：-35℃～60℃（無(wú)LCD）、-5℃～60℃（帶LCD）
●相對濕度：5%～95℃

智能渦街流量計安裝示意圖

智能渦街流量計的安裝要求
智能渦街流量計有許多種結構形式，安裝、維修人員需要了解所裝儀表的具體結構、特點(diǎn)以及流量信號的轉換，了解信號傳輸過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節，按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行安裝，以確保流量計的精確測量。
1、合理選擇安裝場(chǎng)所和環(huán)境
避開(kāi)強電力設備，高頻設備，強電源開(kāi)關(guān)設備；避開(kāi)高溫熱源和輻射源的影響，避開(kāi)強烈震動(dòng)場(chǎng)所和強腐蝕環(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)的上游有大于>15。漸縮管，則：上游直管段≥15D，下游直管段≥5D

若傳感器安裝點(diǎn)的上游有大于>15。漸擴管，則：上游直管段≥18D，下游直管段≥5D

若傳感器安裝點(diǎn)的上游有90。彎頭或T形接頭，則：上游直管段≥20D，下游直管段≥5D

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

調節閥應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不小于50D，下游應有不小于5D。

3、安裝點(diǎn)上下游的配管應與傳感器同心，同軸偏差應不小于0.5DN
傳感器安裝點(diǎn)的上下游配管的內徑應與傳感器通徑相同，其應滿(mǎn)足下式的要求：
0.98DN≤D≤1.05DN
式中：DN----傳感器通徑；
D----配管內徑。
傳感器與法蘭間的密封墊不能凸入管道內，其內徑可比傳感器通徑略大。

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處分別設置管道緊固裝置，并加防振墊。

．在水平管道上安裝是流量傳感器zui常用的安裝方式。
測量氣體流量時(shí)，若被測氣體中含有少量的液體，傳感器應安裝在管線(xiàn)的較高處。

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

6．傳感器在垂直管道的安裝
測量氣體流量時(shí)，傳感器可以安裝在垂直管道上，流向不限。若被測氣體中含有少量的液體，氣體流向應由下向上。
測量液體流量時(shí)，液體流向應由下向上：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裝
無(wú)論測量何種流體，傳感器可以在水平管道上側裝，特別是測量過(guò)熱蒸汽，飽和蒸汽和低溫液體，若條件允許采用側裝，這樣流體的溫度對放大器的影響較小。

8．傳感器在水平管道的倒裝
一般情況下不推薦用此安裝方法。此安裝方法不適用于測量一般氣體、過(guò)熱蒸汽?？捎糜跍y量飽和蒸汽，適用于測量高溫液體或需經(jīng)常清洗管道的情況。

9．傳感器在有保溫層管道上的安裝
測量高溫蒸汽時(shí)，保溫層zui多不能超過(guò)支架高度的三分之一。

10．測壓點(diǎn)和測溫點(diǎn)的選擇
根據測量的需要，需在傳感器附近測量壓力和溫度時(shí)，測壓點(diǎn)應在傳感器下游的3-5D處，測溫點(diǎn)應在傳感器下游的6-8D處。

渦街流量計的正確接線(xiàn)

一般原則：在易受電噪聲干擾的場(chǎng)所，使用屏蔽電纜。屏蔽層應可靠的接在放大器的接地螺絲上或在控制室接工作接地。在高溫或低溫環(huán)境中或者是現場(chǎng)空氣中含有油、溶劑或其他腐蝕性氣體時(shí)，要采用適合于這種特殊場(chǎng)合的的屏蔽電纜。
頻率信號輸出的接線(xiàn)
輸出頻率信號的流量計與其它設備之間采用三線(xiàn)制傳輸，供電電源為24VDC±10%（或12VDC），輸出回路的zui小負載電阻為10KΩ，zui大電容為0.2UF。

4-20mA信號輸出的接線(xiàn)
輸出4-20mA信號的渦街流量計與其它設備之間采用二線(xiàn)制傳輸，供電電源為24VDC±10%，輸出回路的zui大負載電阻為600Ω。（包括電纜線(xiàn)的電阻）

渦街流量計的結構種類(lèi)及外形尺寸數據表