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)品震性差、小信號數(shù)據(jù)紊亂等問題，并采用了的檢測探頭封裝新技術(shù)和護措施，了產(chǎn)品的性。產(chǎn)品有管道式和式兩種結(jié)構(gòu)型式，每種型式都有高溫、高壓、腐、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?？蓮V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。
● 采用機械振動，沖擊和臟污的結(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，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)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)用戶要求定做
公稱通徑 （mm） | 工況流量范圍（m³/h） | ||
液體 | 氣體 | 蒸汽 | |
15 | 0.8－8 | 5－50 | 6－60 |
20 | 1.2－12 | 6－60 | 7－70 |
25 | 1.8－18 | 9－90 | 10－100 |
32 | 2.2－22 | 14－140 | 16－160 |
40 | 2.8－28 | 20－200 | 23－230 |
50 | 3.8－38 | 30－300 | 35－350 |
65 | 6.2－62 | 50－500 | 58－580 |
80 | 13－130 | 80－800 | 95－950 |
100 | 20－200 | 100－1000 | 120－1200 |
125 | 30－300 | 150－1500 | 175－1750 |
150 | 50－500 | 200－2000 | 230－2300 |
200 | 100－1000 | 400－4000 | 460－4600 |
250 | 150－1500 | 600－6000 | 700－7000 |
300 | 200－2000 | 1000－10000 | 1200－12000 |
350 | 300－3000 | 1500－15000 | 1750－17500 |
400 | 350－3500 | 1800－18000 | 2100－21000 |
450 | 420－4200 | 2100－21000 | 2500－25000 |
500 | 500－5000 | 2500－25000 | 3000－30000 |
600 | 700－7000 | 3200－32000 | 3800－38000 |
700 | 950－9500 | 4900－49000 | 5700－57000 |
800 | 1200－12000 | 6400－64000 | 7500－75000 |
900 | 1600－16000 | 8100－81000 | 9500－95000 |
1000 | 2000－20000 | 10000－100000 | 12000－120000 |
1200 | 2900－29000 | 14000－140000 | 16000－160000 |
1400 | 4000－40000 | 19000－190000 | 22000－220000 |
1600 | 5000－50000 | 25000－250000 | 29000－290000 |
1800 | 6500－65000 | 32000－320000 | 37000－370000 |
2000 | 8000－80000 | 40000－400000 | 47000－470000 |
2200 | 9800－98000 | 48000－480000 | 56000－560000 |
2500 | 12500－125000 | 62000－620000 | 72000－720000 |
● 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&plun;1%
蒸 汽 示值的&plun;1.5%
式流量計 示值的&plun;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℃
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
● 信號遠傳距離：≤500m
● 信號線接口：內(nèi)螺紋M20×1.5
● 爆等級：ExibⅡ2-6
● 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)用戶要求采用材質(zhì)。
五、結(jié)構(gòu)形式與外形尺寸
公稱 通徑 DN | 表體 長度 L | 儀表 高度 H | 連接法蘭(GB/T9119-2000) | 連接螺栓( GB/T5780-2000) | 配用無縫 鋼管規(guī)格 | ||||
法蘭 外徑 | 螺栓 孔距 | 法蘭 厚度 | 螺栓 孔徑 | 螺栓 數(shù)量 | 螺 栓 規(guī) 格 | ||||
15 | 130 | 370 | 95 | 65 | 14 | 14 | 8 | M12×60 | φ18×1.5 |
20 | 130 | 370 | 105 | 75 | 16 | 14 | 8 | M12×60 | φ25×2.5 |
25 | 150 | 370 | 115 | 85 | 16 | 14 | 8 | M12×60 | φ32×3.5 |
32 | 150 | 370 | 140 | 100 | 18 | 18 | 8 | M16×70 | φ38×3 |
40 | 150 | 370 | 150 | 110 | 18 | 18 | 8 | M16×70 | φ45×2.5 |
50 | 170 | 370 | 165 | 125 | 20 | 18 | 8 | M16×70 | φ57×3.5 |
65 | 170 | 380 | 185 | 145 | 20 | 18 | 8 | M16×70 | φ76×5 |
80 | 200 | 390 | 200 | 160 | 20 | 18 | 16 | M16×70 | φ89×4.5 |
100 | 220 | 400 | 220 | 180 | 22 | 18 | 16 | M16×80 | φ108×4 |
125 | 220 | 410 | 250 | 210 | 22 | 18 | 16 | M16×80 | φ133×4 |
150 | 270 | 430 | 285 | 240 | 24 | 22 | 16 | M20×80 | φ159×4.5 |
200 | 310 | 450 | 340 | 295 | 26 | 22 | 24 | M20×90 | φ219×9 |
250 | 370 | 480 | 405 | 355 | 28 | 26 | 24 | M24×100 | φ273×10 |
300 | 400 | 500 | 460 | 410 | 32 | 26 | 24 | M24×100 | φ325×12 |
法蘭卡裝式 法蘭連接式
DN | L1 | L2 | D | H | 配 無 縫 鋼 管 |
15 | 72 | 90 | 95 | 370 | φ18×1.5 |
20 | 72 | 90 | 105 | 370 | φ25×2.5 |
25 | 72 | 90 | 110 | 370 | φ32×3.5 |
32 | 72 | 90 | 114 | 370 | φ38×3 |
40 | 72 | 90 | 150 | 370 | φ45×2.5 |
50 | 80 | 102 | 165 | 370 | φ57×3.5 |
65 | 80 | 102 | 185 | 380 | φ76×5 |
80 | 84 | 106 | 200 | 390 | φ89×4.5 |
100 | 84 | 110 | 220 | 400 | φ108×4 |
125 | 94 | 120 | 250 | 410 | φ133×4 |
150 | 94 | 124 | 285 | 430 | φ159×4.5 |
200 | 110 | 144 | 340 | 450 | φ219×9 |
250 | 122 | 164 | 405 | 480 | φ273×10 |
300 | 140 | 186 | 460 | 500 | φ325×12 |
350 | 154 | 206 | 520 | 530 | φ377×12 |
400 | 168 | 226 | 580 | 550 | φ426×12 |
450 | 182 | 248 | 640 | 580 | φ480×14 |
500 | 196 | 270 | 715 | 600 | φ530×14 |
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
LUGB（E）□□-□-□□□-□□壓電/電容式渦街流量計型譜表 | |||||||||
安裝 方式 | 2 | 法蘭卡裝式 | |||||||
3 | 法蘭連接式 | ||||||||
4 | 管道對焊式 | ||||||||
5 | 固定式 | ||||||||
6 | 球閥式 | ||||||||
測量介質(zhì) | 2 | 液體 | |||||||
3 | 氣體 | ||||||||
4 | 蒸汽 | ||||||||
公稱通徑 | -XXXX | 流量計公稱通徑用2-4位數(shù)字表示 例如：DN200用200表示 | |||||||
輸 出 類 型 | -2 | 脈沖頻率信號無顯示 | |||||||
-3 | 脈沖頻率信號帶顯示 | ||||||||
-4 | 電池供電現(xiàn)場顯示型 | ||||||||
-5 | 兩線制4 ~ 20mA信號無顯示 | ||||||||
-6 | 兩線制4 ~ 20mA信號帶顯示 | ||||||||
-7 | 兩線制4 ~ 20mA信號帶HART通訊 | ||||||||
-8 | 三線制4 ~ 20mA信號帶顯示 | ||||||||
-9 | 三線制4 ~ 20mA信號帶RS485通訊 | ||||||||
溫 度 規(guī) 格 | 2 | -20℃～50℃ | |||||||
3 | 50℃～250℃ | ||||||||
4 | 250℃～350℃ | ||||||||
5 | 350℃～500℃（電容式） | ||||||||
壓 力 規(guī) 格 | 2 | 1.6 Mpa | |||||||
3 | 2.5 Mpa | ||||||||
4 | 4.0 Mpa | ||||||||
5 | 更高壓力規(guī)格 | ||||||||
補 償 類 型 | -P | 帶一體化壓力補償 | |||||||
-T | 帶一體化溫度補償 | ||||||||
-PT | 帶一體化溫度、壓力補償 | ||||||||
特 殊 類 型 | F | 分體式 | |||||||
Q | 潛水型 | ||||||||
N | 耐腐蝕型 | ||||||||
A | 本安爆型 | ||||||||
D | 不斷流檢修型 | ||||||||
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，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，切不可認為流量計的公稱通徑與管道內(nèi)徑一致就合適。
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（壓） ρ=1.205 Kg/m³
● 蒸汽為過熱蒸汽： T=188℃ P=0.38 MPa（壓） ρ=2.2769 Kg/m³
當(dāng)測量介質(zhì)為液體時，為了氣蝕，應(yīng)使通過流量計的介質(zhì)壓力合下式要求：
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)，須安裝在室外時應(yīng)有潮和曬措施。
● 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，若須
安裝時，須有隔熱通風(fēng)措施。
1、2對直管段的要求
為了準(zhǔn)確的測量，流量計的上游側(cè)和下游側(cè)須有長的直管段，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
序號 | 典型管道形式 | 上游直管段長度 | 下游直管段長度 |
14 | 同心漸縮管 | ≥15D | ≥5D |
2 | 同心漸擴管 | ≥25D | |
3 | 一個90º彎頭 | ≥20D | |
4 | 同一平面有兩個90º彎頭 | ≥25D | |
5 | 有流量、壓力調(diào)節(jié)閥 | ≥50D | |
6 | 不同平面有兩個90º彎頭 | ≥40D |
