一、概述 

  渦街流量計是根據(jù)卡門渦街理論，利用了流體的自然振動原理，以壓電晶體或差動電容作為檢測部件而制成的一種速度式流量儀表。

該儀表采用獨特的差動技術(shù)，配合隔離、屏蔽、濾波等措施，克服了同類產(chǎn)品抗震性差、小信號數(shù)據(jù)紊亂等問題，并采用了獨特的檢測探頭封裝新技術(shù)和防護措施，保證了產(chǎn)品的可靠性。產(chǎn)品有管道式和插入式兩種結(jié)構(gòu)型式，每種型式都有高溫、高壓、防腐、防爆、溫壓補償一體型等規(guī)格，又有整體和分體結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的測量介質(zhì)和安裝環(huán)境。

該儀表具有量程比寬，高，安裝維護方便和介質(zhì)適應(yīng)性廣等一系列優(yōu)點。可廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金機械、食品、造紙，以及城市管道供熱、供水、煤氣等行業(yè)的各種低黏度液體、氣體、蒸汽等單相流體的工藝計量和節(jié)能管理。

二、工作原理 

    渦街流量計根據(jù)卡門渦街理論，在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體，當(dāng)流體流經(jīng)旋渦發(fā)生體時，它的兩側(cè)就形成了交替變化的兩排旋渦，這種旋渦被稱為卡門渦街。斯特羅哈爾在卡門渦街理論的基礎(chǔ)上又提出了卡門渦街的頻率與流體的流速成正比，并給出了頻率與流速的關(guān)系式：

f = St × V/d

式中:  f 渦街發(fā)生頻率 (Hz)

St 斯特羅哈爾系數(shù)（常數(shù)）

d 旋渦發(fā)生體迎流面寬度

V旋渦發(fā)生體兩側(cè)的平均流速(m/s )

圖1

    這些交替變化的旋渦就形成了一系列交替變化的負(fù)壓力，該壓力作用在檢測探頭上，便產(chǎn)生一系列交變電信號，經(jīng)過檢測放大器轉(zhuǎn)換、整形、放大處理后，輸出脈沖頻率信號，或進一步轉(zhuǎn)換成與流量成正比的4 ~ 20mA.DC標(biāo)準(zhǔn)電流信號。

三、基本特點 

● 安裝簡便，維護十分方便。

● 應(yīng)用范圍廣，壓力損失小，運行費用低。

● 結(jié)構(gòu)簡單牢固，無可動部件，使用壽命長。

● 采用抗機械振動，抗沖擊和抗臟污的結(jié)構(gòu)新設(shè)計。

● 從檢測探頭到運放電路實現(xiàn)了高度的互換性和通用性。

● 可現(xiàn)場顯示，也可遠(yuǎn)距離傳輸，還可與計算機控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

● 檢測元件不直接接觸測量介質(zhì)，尤其適合惡劣環(huán)境下的流量測量。

● 操作簡單，全部參數(shù)設(shè)定和調(diào)試在出廠前已完成，一般通電后即可正常工作。

● 在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號不受被測介質(zhì)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)，調(diào)換配件后一般無須重新標(biāo)定儀表系數(shù)。

四、技術(shù)參數(shù) 

●   測量介質(zhì)：液體、氣體、蒸汽

●   測量范圍：（見表1）

●   公稱通徑：（見表1）非標(biāo)產(chǎn)品可根據(jù)用戶要求特殊定做

●   溫度范圍：壓電式 -10℃ ~ 350℃   電容式 -20℃ ~ 500℃

●   壓力規(guī)格：PN1.6Mpa、2.5Mpa、4.0 Mpa  更高壓力規(guī)格可特殊定做

●   范 圍 度：正常范圍1：10   擴展后范圍1：15

●   壓力損失系數(shù)：Cd≤2.6

●   系統(tǒng)測量：液體、氣體    示值的±1%

                 蒸 汽         示值的±1.5%

                 插入式流量計  示值的±2.5%

●   供電電壓：三線制脈沖輸出 +12VDC 、+24VDC（可選）

兩線制電流輸出 +24VDC

現(xiàn)場顯示型 儀表自帶3.6V鋰電池                                                                            

●   輸出信號：脈沖頻率信號0.1 ~ 3000Hz  低電平≤1V 高電平≥6V

兩線制4 ~ 20mA.DC電流信號

三線制4 ~ 20mA.DC電流信號

●   允許振動加速度：壓電式 ≤0.2g   電容式 ≤1.0g

●   環(huán)境溫度：普通型 -30℃ ~ 65℃  

防爆型 -25℃ ~ 50℃

現(xiàn)場顯示型 -10℃ ~ 50℃

●   環(huán)境濕度：相對濕度5 ~ 85%

●   大氣壓力：86 ~ 106Kpa

●   信號遠(yuǎn)傳距離：≤500m

●   信號線接口：內(nèi)螺紋M20×1.5

●   防爆等級：ExibⅡCT2-6

●   防護等級：普通型 IP65   潛水型IP68

●   儀表材質(zhì)：儀表外殼采用鋁合金，表體部分采用不銹鋼材質(zhì),也可根據(jù)用戶要求采用特殊材質(zhì)。

五、結(jié)構(gòu)形式與外形尺寸 

法蘭卡裝式                              法蘭連接式 

注：常用無縫鋼管直徑為公制鋼管直徑，如采用英制鋼管，需在定貨單上注明。

六、型號與規(guī)格                                                                                                                                                                    

                                                           表3

型譜舉例： 

65口徑電容式法蘭卡裝型兩線制渦街流量變送器，帶一體化溫度、壓力補償，測量介質(zhì)蒸汽，溫度200度，壓力0.8Mpa，分體式安裝，儀表型號為LUGE24-65-632-PTF

七、選型

流量計的選型是一項非常重要的工作，正確的選型是流量計能正常工作的前提條件，統(tǒng)計表明流量計70%的故障是由于選型錯誤或安裝不當(dāng)造成的。因此，必須正確對流量計進行選型，具體的選型方法可參照以下幾條：

流量計的選型可以對照型譜表（表？？？）來進行，通過確定安裝方式、測量介質(zhì)、公稱通徑、溫度規(guī)格、壓力規(guī)格、輸出類型等參數(shù)來完成對儀表的選型，下面主要介紹一下公稱通徑的選擇方法。

公稱通徑的選擇主要是根據(jù)測量介質(zhì)在工作狀況下的流量范圍從表1中查表選擇的，測量介質(zhì)的流量范圍必須在參比介質(zhì)的流量范圍之內(nèi)，否則不能使用，是處于參比介質(zhì)流量范圍的1/2-2/3處。如果選擇的通徑與管道內(nèi)徑不一致，則需要采用縮管或擴管變徑，切不可認(rèn)為流量計的公稱通徑與管道內(nèi)徑一致就一定合適。

表1所提供的參比介質(zhì)的流量范圍是指工作狀況下的體積流量范圍，如果僅知道測量介質(zhì)的質(zhì)量流量或者標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量，則應(yīng)先換算成工況下的體積流量，再與表1給定的流量范圍相對照。

    由質(zhì)量流量換算工況下的體積流量按下式計算：

Q = M/ρ

          式中：Q  工況下的體積流量（m³/h）

                M   工況下的質(zhì)量流量 ( Kg/h )

                ρ  工況下的介質(zhì)密度 ( Kg/m³)

    由標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量換算工況下的體積流量按下式計算：

式中：Qv  工況下的體積流量（m³/h）

                Qb  標(biāo)況下的體積流量（m³/h）    

                 P  介質(zhì)的工作壓力 (表壓MPa )

                 T  介質(zhì)的工作溫度（℃）

如果測量介質(zhì)的工況密度與參比介質(zhì)的工況密度差別較大時，則需要重新計算該介質(zhì)的工況流量范圍，再與表1給定的流量范圍相對照。

式中：Q  測量介質(zhì)的工況體積流量（m³/h）

                Q0 表1給定的工況下的體積流量（m³/h）    

                ρ0  參比介質(zhì)的工況密度 (Kg/m³)

ρ   測量介質(zhì)的工況密度 (Kg/m³)

表1給定的參比介質(zhì)是三種典型介質(zhì)在特定條件下適應(yīng)的數(shù)據(jù)：

● 液體介質(zhì)為水：   T=20℃                              ρ=1000 Kg/m³    

● 氣體介質(zhì)為空氣： T=20℃       P=0.10 MPa（絕壓）     ρ=1.205 Kg/m³   

● 蒸汽為過熱蒸汽： T=188℃      P=0.38 MPa（絕壓）     ρ=2.2769 Kg/m³  

當(dāng)測量介質(zhì)為液體時，為了防止氣蝕，應(yīng)使通過流量計的介質(zhì)壓力符合下式要求：

P≥ 2.6△P+1.25Ps (Pa)

式中：△P介質(zhì)的壓力損失（Pa )，以下式計算：

△P=1.2ρV²(Pa)

                P 流量計下游3.5-7.5D處小壓力（Pa）

V 介質(zhì)的平均流速（m/s）

                Ps 工作溫度下液體的飽和蒸汽壓力 ( Pa)

選型舉例 

某車間蒸汽管道直徑為150mm，每小時用3-8噸飽和蒸汽，壓力表顯示工作壓力為0.8MPa，現(xiàn)選用渦街流量計對該車間進行蒸汽計量，試選擇合適的流量計型號。

計算：a.查飽和蒸汽密度表得該工作壓力對應(yīng)的蒸汽密度為4.66 Kg/m³

      b.管道工況體積流量為：

Qv = M/ρ=8000/4.66=1717（m³/h）

            同理：小流量為643 m³/h

c.查表1，150口徑流量計工況下蒸汽的流量范圍為230-2300 m³/h。顯然，計算出的體積流量范圍滿足150 mm口徑流量計的流量范圍，因此，選用與管道公稱通徑相同口徑的流量計是合適的。

d. 查飽和蒸汽密度表得該工作壓力對應(yīng)的蒸汽溫度為175℃，小于250℃，所以選用渦街流量計型號為LUGB24-150-232。

八、安裝

1、安裝的要求 

1、1對環(huán)境的要求 

●    流量計的周圍需有充裕的空間，以便安裝接線和日常維護。

●    流量計裝在室內(nèi)，必須安裝在室外時應(yīng)有防潮和防曬措施。                 

●    流量計應(yīng)避免安裝在有強電磁干擾的場合，接線的位置要遠(yuǎn)離電噪聲。

●    流量計應(yīng)避免安裝在環(huán)境溫度較高、受設(shè)備熱輻射或含有腐蝕性氣體的場所，若必須

安裝時，須有隔熱通風(fēng)措施。

1、2對直管段的要求 

為了保證準(zhǔn)確的測量，流量計的上游側(cè)和下游側(cè)必須有足夠長的直管段，上游流動分布盡

可能不受干擾，如果有控制和節(jié)流裝置裝在下游。直管段長度用流量計口徑D的倍數(shù)來表示，上游側(cè)和下游側(cè)小的直管段要求如下：

● 上游側(cè)：10D   （10倍口徑）

● 下游側(cè)：5D    （5倍口徑）

流量計的上游如有彎頭、縮徑、擴徑、閥門等情形，則需要更長的直管段，具體情況如表？？？和圖？？？？所示。

                                                           表4