管道氮?dú)饬髁坑?jì) 廣泛應(yīng)用在石油、化工、冶金、造紙等行業(yè)流體的計(jì)量，該流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件，可靠性強(qiáng)、精度高、壽命長(zhǎng)，可在很寬的流量范圍內(nèi)精確測(cè)量液體的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量。其不受介質(zhì)溫度、壓力、粘度及組分的影響，同時(shí)不堵、不卡、不易結(jié)垢、耐高溫、高壓，安全防爆，適用于惡劣環(huán)境。流量計(jì)分一體化顯示和遠(yuǎn)傳顯示，并可輸出脈沖信號(hào)或電流信號(hào)與微機(jī)聯(lián)網(wǎng)。

主要特點(diǎn)：

1．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而牢固，無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高，長(zhǎng)期運(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)飄移，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。

7．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)和組分變化的影響，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)。 

8．應(yīng)用范圍廣，蒸汽，液體，氣體的流量均可測(cè)量。

技術(shù)指標(biāo)：

1．測(cè)量介質(zhì)：液體、氣體、飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽。 

2．精度等級(jí)：液體±1.0%，氣體（蒸汽） ±1.5%，插入式±2.5%。

3．工作壓力：1.6MPa，2.5MPa，4.0MPa，6.4MPa。 

4．介質(zhì)溫度：普通型-40～150℃ 中溫型-40～250℃ 高溫型-40～350℃。 

5．輸出信號(hào)：三線電壓脈沖，低電平0～1V，高電平 > 4V，占空比50%； 二線制標(biāo)準(zhǔn)電流4～20mA；三線制標(biāo)準(zhǔn)電流0～10mA。 

6．工作環(huán)境：-35℃～+60℃，濕度≤95%RH。 

7．工作電源：DC12V；DC24V。 

8．殼體材料：碳鋼、不銹鋼。 

9．防爆類型：本安型 ExibIICT6。

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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(mén)旋渦，如圖所示，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 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?）

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 　　　　　　　　　　　　　　　?。?）

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(jiàn)，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(4)

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(jiàn)，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。

渦街流量計(jì)便是依據(jù)卡門(mén)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(kāi)發(fā)出了SDLU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，往往大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值，隨著負(fù)荷的變化，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(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。

管道氮?dú)饬髁坑?jì)選型

 3.1 渦街流量計(jì) 口徑的選取

    儀表生產(chǎn)廠家不同，其選型方式會(huì)有所不同。應(yīng)根據(jù)其相應(yīng)的選型方式，作出詳細(xì)的計(jì)算，來(lái)確定口徑的大小。而不能盲目的根據(jù)管道的口徑選擇流量計(jì)的口徑，選型時(shí)要注意：

    雷諾數(shù)限制：當(dāng)雷諾數(shù)Re<5×103時(shí)，渦街流量計(jì) 基本不能測(cè)量，當(dāng)雷諾數(shù)Re<2×104時(shí)，因St非線性偏高，所以導(dǎo)致測(cè)量值偏差大；流速限制：對(duì)于測(cè)量液體流量，大流速10m/s，測(cè)量氣體流量時(shí)，大流速75m/s。

    為使流量計(jì)的流速大一些，渦街流量計(jì) 工作在測(cè)量精度保證范圍內(nèi)，要盡量選用比公稱通徑小的流量計(jì)。如果流量計(jì)的口徑偏大，則使流量在低限運(yùn)行，使得測(cè)量值不準(zhǔn)確。

  3.2 傳感器檢測(cè)元件材質(zhì)的選取

    在化工場(chǎng)合，許多介質(zhì)時(shí)帶有腐蝕性的，因此在選型時(shí)應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的介質(zhì)選擇相應(yīng)的傳感器材質(zhì)。否則傳感器或旋渦發(fā)生體被腐蝕后，輕者會(huì)影響測(cè)量，重者使儀表無(wú)法正常測(cè)量，甚至發(fā)生介質(zhì)泄露的事故。

3.3 粘度較大或易沉淀的流體

    當(dāng)測(cè)量粘度較大或者易沉淀的流體，會(huì)在渦街發(fā)生體表面有粘附或沉積物時(shí)會(huì)使發(fā)生體的形狀和尺寸變化，影響儀表系數(shù)；而傳感器表面有粘附或沉淀物時(shí)，儀表的靈敏度會(huì)降低。對(duì)此建議選用其他原理的流量計(jì)，或經(jīng)常清洗流量計(jì)傳感器和旋渦發(fā)生體。

?產(chǎn)品選型：

安裝要點(diǎn)

    （1）選擇合理的安裝場(chǎng)所。如避開(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)嵩春洼椛錈嵩吹挠绊懀槐荛_(kāi)強(qiáng)烈振動(dòng)。

    （2）上下游直管段滿足要求。不同的阻流件對(duì)流場(chǎng)的影響是不一樣的，在突縮和突擴(kuò)管段可能在肩部形成二次流，在彎管位置在流動(dòng)方向突然改變的彎管內(nèi)外側(cè)將形成二次流，在流通截面積突然改變的閥門(mén)位置流動(dòng)也將受到影響。因此不同阻流件對(duì)直管段的要求也不同，見(jiàn)圖3，如流量計(jì)前有一個(gè)彎頭時(shí)，前面的直管段要求20倍的管道內(nèi)徑，后面的直管段要求5倍的管道內(nèi)徑。而流量計(jì)前有兩個(gè)彎頭時(shí)，前面的直管段要求40倍的管道內(nèi)徑，后面的直管段要求5倍的管道內(nèi)徑。

    （3）有振動(dòng)的管道，渦街流量計(jì) 表頭水平安裝，對(duì)于振動(dòng)較強(qiáng)的管系，設(shè)置減振裝置。

    （4）如有可能安裝旁通管，便于檢修。

    （5）測(cè)量含有少量異相的流體時(shí)，注意傳感器的安裝位置。如測(cè)量介質(zhì)中還有固體物時(shí)，流量計(jì)應(yīng)安裝在不易沉淀的地方；而測(cè)量介質(zhì)為氣體，其中含有液體時(shí)，應(yīng)在流量計(jì)前安裝排放閥，否則會(huì)產(chǎn)生氣錘，損壞傳感器。

    （6）介質(zhì)溫度較高時(shí)，流量計(jì)表頭向下安裝，或選用分體式流量計(jì)。

    （7）渦街流量計(jì) 信號(hào)傳輸電線應(yīng)采用金屬屏蔽電線，要有良好的接地措施。遵循一點(diǎn)接地原則。

    （8）管道隔熱保溫。一般測(cè)量蒸汽時(shí)，管道隔熱保溫是防止能量散失的重要手段，當(dāng)對(duì)渦街流量計(jì) 進(jìn)行隔熱處理時(shí)，應(yīng)確保渦街流量計(jì) 的傳感器和電路部分暴露在外，確保熱量向外射以防止儀表電子部件過(guò)熱。

    （9）為防止氣穴現(xiàn)象發(fā)生，渦街流量計(jì) 進(jìn)口壓力要滿足要求：

 （4）

    Δp-渦街流量計(jì) 的壓損；Pv-使用溫度下的液體的飽和蒸汽壓。

圖3 渦街流量計(jì) 直管段小要求

  5 渦街流量計(jì) 測(cè)量中的壓力、溫度補(bǔ)償

渦街流量計(jì) 測(cè)得的是工作狀況下的體積流量，以下情況需要壓力、溫度補(bǔ)償：

    （1）測(cè)量介質(zhì)為液體，輸出為質(zhì)量流量（部分液體）；

    （2）測(cè)量介質(zhì)為氣體，輸出為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量；

    （3）測(cè)量介質(zhì)為氣體，輸出為質(zhì)量流量[3]；

    此時(shí)，還需要一個(gè)流量積算儀，根據(jù)一定的溫度壓力補(bǔ)償公式來(lái)計(jì)算出所需要的流量，見(jiàn)圖4。

圖4 帶溫壓補(bǔ)償流量積算儀的測(cè)量圖

  6 影響渦街流量計(jì) 測(cè)量準(zhǔn)確度 的其它因素

    6.1 旋渦發(fā)生體迎流面堆積的影響

    如果被測(cè)流體中存在黏性顆粒，則可能會(huì)逐漸堆積在旋渦發(fā)生體迎流面上，使其幾何形狀和尺寸發(fā)生變化，因而流量系數(shù)也相應(yīng)變化，影響見(jiàn)圖5所示。

圖5 旋渦發(fā)生體發(fā)生堆積時(shí)的精度影響

    因此在使用中要注意清理。

 6.2 溫度對(duì)測(cè)量的影響

    溫度變化對(duì)測(cè)量體幾何尺寸變化的影響有兩部分組成，一是旋渦發(fā)生體寬度d發(fā)生變化引起的；另一個(gè)就是管道內(nèi)徑D變化引起的。消除此影響一般是對(duì)K系數(shù)進(jìn)行修正[5]。

（5）

    式中：Kt-流體溫度是t時(shí)的流量系數(shù)；Km-流體溫度是t0時(shí)的流量系數(shù)；A-常數(shù)，與渦街流量計(jì) 的材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)。

    目前一些廠家的流量計(jì)已對(duì)溫度的影響在軟件中進(jìn)行固定溫度修正和實(shí)時(shí)溫度修正，如Endress+Hause的Prowirl72和73型的渦街流量計(jì) 。

  6.3 配管內(nèi)徑與流量計(jì)內(nèi)徑不一致造成的影響

    一般進(jìn)口儀表的內(nèi)徑時(shí)按照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，而在國(guó)內(nèi)的配管內(nèi)徑為國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的，兩者之間的差別有時(shí)很大，如Endress+Hause的Prowirl72FDN100口徑壓力為PN16的內(nèi)徑為107.1mm，而國(guó)內(nèi)的為101.0mm。對(duì)于配管內(nèi)徑與流量計(jì)內(nèi)徑不一致，可分為兩種情況[6]：

    （1）當(dāng)管道實(shí)際內(nèi)徑大于儀表內(nèi)徑時(shí)，兩者之間的差值不超過(guò)流量計(jì)內(nèi)徑的3%，這時(shí)造成的誤差很小，對(duì)測(cè)量無(wú)影響，可無(wú)需修正。

    （2）當(dāng)管道內(nèi)徑小于儀表內(nèi)徑，且兩者之差不超過(guò)流量計(jì)內(nèi)徑的2%時(shí)，產(chǎn)生的誤差較小，可通過(guò)對(duì)儀表系數(shù)的修正進(jìn)行補(bǔ)償，修正因子Kd為：DN-流量計(jì)內(nèi)徑；D-配管內(nèi)徑。

    （3）當(dāng)管道內(nèi)徑與儀表內(nèi)徑相差較大，由于流體經(jīng)過(guò)這種突變?cè)斐傻牧黧w擾動(dòng)使得渦街流量計(jì) 的測(cè)量變得不再穩(wěn)定和可靠，造成的誤差無(wú)法通過(guò)修正K系數(shù)來(lái)補(bǔ)償。此時(shí)需要流量計(jì)前后安裝足夠的與流量計(jì)內(nèi)徑一致的直管段或流量計(jì)前安裝流場(chǎng)優(yōu)化整流器，但安裝整流器后仍需一定的直管段。