渦街氣體流量計(jì)概述
渦街流量計(jì)是采用壓電應(yīng)力式傳感器，性能可靠性高，可在-20℃～+250℃的流體溫度范圍內(nèi)工作。工作壓力損失較小，量程范圍寬，對(duì)空氣測(cè)量量程比可達(dá)30比1，渦街流量計(jì)測(cè)量技術(shù)成熟的產(chǎn)品。具備了模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)、數(shù)字脈沖信號(hào)輸出，可以與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是一種比較先進(jìn)、理想的測(cè)量?jī)x器。
渦街流量計(jì)廣泛用于工業(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)，精度高，在測(cè)量流體體積流量時(shí)不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響，可靠性高，維護(hù)量小，能長(zhǎng)期穩(wěn)定。
渦街氣體流量計(jì)的工作原理
在流體中設(shè)置非流線(xiàn)型旋渦發(fā)生體（阻流體），則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱(chēng)為卡曼渦街，如圖所示。
旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱(chēng)地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測(cè)介質(zhì)來(lái)流的平均速度為V，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式:
f=StV/d 公式(1)
式中：
f－發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡門(mén)旋渦頻率
St－斯特羅哈爾數(shù)（無(wú)量綱數(shù)）
V－流體的平均流速
d－旋渦發(fā)生體的寬度
由此可見(jiàn)，通過(guò)測(cè)量卡門(mén)渦街分離頻率便可算出瞬時(shí)流量。其中,斯特羅哈爾數(shù)（St）是無(wú)因次未知數(shù)，
圖表示斯特羅哈爾數(shù)（St）與雷諾數(shù)（Re）的關(guān)系。
在曲線(xiàn)表中St＝0.17的平直部分，漩渦的釋放頻率與流速成正比,即為渦街流量傳感器測(cè)量范圍度。只要檢測(cè)出頻率f就可以求得管內(nèi)流體的流速，由流速V求出體積流量。所測(cè)得的脈沖數(shù)與體積量之比，稱(chēng)為儀表常數(shù)（K），見(jiàn)式（2）
K＝N/Q（1/m3） 公式（2）
式中：K＝儀表常數(shù)（1/m3）。
N＝脈沖個(gè)數(shù)
Q＝體積流量（m3）
渦街氣體流量計(jì)產(chǎn)品特點(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)漂移，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)和組份變化的影響，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、氣體、液體流量計(jì)的流量均可測(cè)量。
9、檢定周期為二年。
10、應(yīng)用內(nèi)徑范圍為25-300mm（滿(mǎn)管式），插入式渦街流量計(jì)應(yīng)用內(nèi)徑范圍為350-1200mm)。
11、滿(mǎn)管式測(cè)量液體精度為1%，測(cè)量蒸汽和氣體精度為1.5%，插入式測(cè)量液體精度為2%，測(cè)量蒸汽和氣體精度為2.5%。
12、被測(cè)介質(zhì)溫度為-20～150℃、-40～250℃、+100～350℃（僅管式）。
13、輸出信號(hào)為三線(xiàn)制電壓脈沖，三線(xiàn)制4-20mA、二線(xiàn)制4-20mA。
渦街氣體流量計(jì)參數(shù)
1、口徑：DN15～DN3000mm
2、公稱(chēng)壓力：0.6～42MPa
3、工況溫度：-180～+500℃
4、精度：±1.5%FS
5、輸出信號(hào)：4～20mA二線(xiàn)制；脈沖0～1000HZ；RS232/RS485(或按用戶(hù)要求協(xié)商提供)
6、防護(hù)等級(jí)：IP65 IP67
7、防爆標(biāo)志：本安型ExiallCT4；隔爆型ExdllCT4
8、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：企標(biāo)Q/BET05-06
9、表頭顯示：累積流量；瞬時(shí)流量；工況溫度；工況壓力（溫壓補(bǔ)償式才有）；棒狀滿(mǎn)量程百分比；故障自檢
10、公稱(chēng)通徑：卡裝式：DN10～DN300； 插入式：DN350～DN1000； 法蘭式：DN10～DN3000
渦街氣體流量計(jì)流量范圍
常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度（0℃，絕壓P=0.1MPa）
|
氣體名稱(chēng) |
密度(kg/m3) |
氣體名稱(chēng) |
密度(kg/m3) |
|
空氣(干) |
1.2928 |
乙炔 |
1.1717 |
|
氮?dú)?/td> |
1.2506 |
乙烯 |
1.2604 |
|
氧氣 |
1.4289 |
丙烯 |
1.9140 |
|
氬氣 |
1.7840 |
甲烷 |
0.7167 |
|
氖氣 |
0.9000 |
乙烷 |
1.3567 |
|
氨氣 |
0.7710 |
丙烷 |
2.0050 |
|
氫氣 |
0.08988 |
丁烷 |
2.7030 |
|
一氧化碳 |
1.97704 |
天然氣 |
0.8280 |
|
二氧化碳 |
1.3401 |
煤制氣 |
0.8020 |
渦街氣體流量計(jì)產(chǎn)品型譜
渦街氣體流量計(jì)儀表的安裝設(shè)計(jì)
儀表的正確安裝是保障儀表正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，若安裝不當(dāng)，輕則影響儀表的使用精度，重則會(huì)影響儀表的使用壽命，甚至?xí)p壞儀表。
（一） 安裝環(huán)境要求：
1．盡可能避開(kāi)強(qiáng)電設(shè)備、高頻設(shè)備、強(qiáng)開(kāi)關(guān)電源設(shè)備。儀表的供電電源盡可能與這些設(shè)備分離。
2．避開(kāi)高溫?zé)嵩春洼椛湓吹闹苯佑绊?。若必須安裝，須有隔熱通風(fēng)措施。
3．避開(kāi)高濕環(huán)境和強(qiáng)腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝，須有通風(fēng)措施。
4．渦街流量?jī)x表應(yīng)盡量避免安裝在振動(dòng)較強(qiáng)的管道上。若必須安裝，須在其上下游 2D 處加設(shè)管道緊固裝置，并加防振墊，加強(qiáng)抗振效果。
5．儀表*好安裝在室內(nèi)，安裝在室外應(yīng)注意防水，特別注意在電氣接口處應(yīng)將電纜線(xiàn)彎成 U 形，避免水順著電纜線(xiàn)進(jìn)入放大器殼內(nèi)。
6．儀表安裝點(diǎn)周?chē)鷳?yīng)該留有較充裕的空間，以便安裝接線(xiàn)和定期維護(hù)。
（二） 儀表管道安裝要求：
1．渦街流量?jī)x表對(duì)安裝點(diǎn)的上下游直管段有一定要求，否則會(huì)影響介質(zhì)在管道中的流場(chǎng)，影響儀表的測(cè)量精度。儀表的上下游直管段長(zhǎng)度要求見(jiàn)圖(三)
注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量?jī)x表的上游,而應(yīng)安裝在渦街流量?jī)x表的下游 10D 處。
2．上、下游配管內(nèi)徑應(yīng)相同。如有差異，則配管內(nèi)徑 Dp 與渦街儀表表體內(nèi)徑 Db,應(yīng)滿(mǎn)足以下關(guān)系0.98Db≤Dp≤1.05Db上、下游配管應(yīng)與流量?jī)x表表體內(nèi)徑同心，它們之間的不同軸度應(yīng)小于 0.05Db
3．儀表與法蘭之間的密封墊，在安裝時(shí)不能凸入管內(nèi)，其內(nèi)徑應(yīng)比表體內(nèi)徑大 1-2mm
4．測(cè)壓孔和測(cè)溫孔的安裝設(shè)計(jì)。被測(cè)管道需要安裝溫度和壓力變送器時(shí)，測(cè)壓孔應(yīng)設(shè)置在下游 3-5D處，測(cè)溫孔應(yīng)設(shè)置在下游 6-8D 處，見(jiàn)圖（七）。D 為儀表工稱(chēng)口徑，單位：mm
5．儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。
6．測(cè)量氣體時(shí)，在垂直管道安裝儀表，氣體流向不限。但若管道內(nèi)含少量液體，為了防止液體進(jìn)入儀表測(cè)量管，氣流應(yīng)自下而上流動(dòng)，如圖（四）a 所示
7．測(cè)量液體時(shí)，為了保證管內(nèi)充滿(mǎn)液體，所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時(shí)，應(yīng)該保證液體流動(dòng)方向從下而上。若管道內(nèi)含少量氣體，為了防止氣體進(jìn)入儀表測(cè)量管，儀表應(yīng)安裝在管線(xiàn)的較低處如圖（四）b 所示
8．測(cè)量高溫、低溫介質(zhì)時(shí)，應(yīng)注意保溫措施。轉(zhuǎn)換器內(nèi)部（表頭殼體內(nèi)）高溫一般不應(yīng)超過(guò) 70℃；低溫易使轉(zhuǎn)換器內(nèi)部出現(xiàn)凝露，降低印制電路板的絕緣阻抗，影響儀表正常工作。
（三） 儀表的安裝外形尺寸：見(jiàn)圖（五）、圖（六）
（四）插入式渦街流量?jī)x表安裝步驟：
1．在管道上用氣焊開(kāi)一個(gè)略小于φ100mm 的圓孔，并把圓孔周?chē)糖宄蓛?，以保證測(cè)頭旋轉(zhuǎn)流利
2．在管道圓孔處焊上廠(chǎng)家提供的法蘭，要求法蘭軸線(xiàn)與管道軸線(xiàn)垂直。
3．將球閥及傳感器安裝在焊接好的發(fā)蘭上。
4．調(diào)節(jié)絲杠，使插入深度符合要求（保證測(cè)頭中心軸線(xiàn)和管道中心軸線(xiàn)重合），流體流向必須與方向標(biāo)上的指示箭頭保持一致。
5．均勻擰緊壓蓋上的螺絲。(注：壓蓋的松緊程度決定儀表的密封程度和絲杠能否旋動(dòng))
6．檢查各環(huán)節(jié)是否完成好，慢慢打開(kāi)閥門(mén)觀(guān)察是否有泄漏（需特別注意人身安全）若有泄露請(qǐng)重復(fù)步驟 5、6。
(五)壓力變送器和 Pt100 安裝示意圖
渦街氣體流量計(jì)配線(xiàn)設(shè)計(jì)
一. 輸出頻率信號(hào)的三線(xiàn)制渦街流量?jī)x表配線(xiàn)設(shè)計(jì)
輸出頻率信號(hào)的三線(xiàn)制流量傳感器采用 DC24V 或 DC12V 電源供電，一般通過(guò)三芯屏蔽電纜線(xiàn)(RWP3×0.5mm)與顯示儀表或計(jì)算機(jī)相連，屏蔽層應(yīng)可靠地接到放大器殼的接地螺絲上。屏蔽電纜線(xiàn)的選擇應(yīng)適合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求，另外屏蔽電纜線(xiàn)要與其它強(qiáng)功率電力線(xiàn)分離，不能平行走線(xiàn)。傳感器端子接線(xiàn)見(jiàn)圖（八）
二．輸出標(biāo)準(zhǔn) 4~20mA 電流信號(hào)的兩線(xiàn)制渦街流量?jī)x表配線(xiàn)設(shè)計(jì)
輸出標(biāo)準(zhǔn) 4~20mA 電流信號(hào)的兩線(xiàn)制變送器采用 DC24V 電源供電，一般通過(guò)兩芯屏蔽電纜線(xiàn)(RWP3×0.5mm)與顯示儀表或計(jì)算機(jī)相連，屏蔽層應(yīng)可靠地接到放大器殼的接地螺絲上。屏蔽電纜線(xiàn)的選擇應(yīng)適合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求，另外屏蔽電纜線(xiàn)要與其它強(qiáng)功率電力線(xiàn)分離，不能平行走線(xiàn)。變送器端子接線(xiàn)見(jiàn)圖（九）
三．帶 RS-485 通訊接口功能的渦街流量?jī)x表配線(xiàn)設(shè)計(jì)
帶 RS-485 通訊功能的渦街流量?jī)x表采用 DC24V 電源供電，與其它設(shè)備之間采用四線(xiàn)制傳輸方式。儀表端子接線(xiàn)見(jiàn)圖（十）
四．防暴型渦街流量?jī)x表配線(xiàn)設(shè)計(jì)
LUGB/E 三線(xiàn)制脈沖輸出型渦街流量?jī)x表與 LB978 齊納安全柵相連、LUGB/E 兩線(xiàn)制標(biāo)準(zhǔn) 4~20mA 電流輸出型渦街流量?jī)x表與 LB987S 齊納安全柵相連可構(gòu)成本質(zhì)安全型防爆系統(tǒng)，產(chǎn)品防爆標(biāo)志為 Ex ia Ⅱ CT2-T5。
本安防爆型渦街流量傳感器/變送器與防爆安全柵和積算系統(tǒng)等關(guān)聯(lián)設(shè)備的接線(xiàn)性請(qǐng)參看防爆安全柵廠(chǎng)家提供的接線(xiàn)說(shuō)明和以下所示圖（十一），圖（十二）。
注意事項(xiàng)：
（1）防爆型傳感器和變送器安裝于危險(xiǎn)場(chǎng)所，安全柵、顯示儀表、供電電源，計(jì)算機(jī)等關(guān)聯(lián)設(shè)備必須安裝在安全場(chǎng)所。
（2）傳感器和變送器應(yīng)有可靠接地，防爆地線(xiàn)不得與強(qiáng)電系統(tǒng)保護(hù)接地共用。
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