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渦街流量計

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江陰百越儀表有限公司

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產(chǎn)品簡介

簡易插入式電池供電現(xiàn)場顯示渦街流量計：壓電式渦街流量儀表自20世紀(jì)70年代在工業(yè)上應(yīng)用以來，由于它具有一些突出的特點，受到眾多用戶的歡迎，并得到迅速的發(fā)展

詳細介紹

渦街流量計

夾持型渦街流量計法蘭型渦街流量計

渦街流量儀表適用于石油、化工、冶金、熱力、紡織、造紙等行業(yè)對過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體(氧氣、氮氣氫氣、天然氣、煤氣等) 、水和液體（如：水、汽油、酒精、苯類等）的計量和控制.

二、工作原理

在流體中設(shè)置非流線型旋渦發(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，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖(一)所示。

圖(一)

旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)來流的平均速度為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)生的卡門旋渦頻率

　　St－斯特羅哈爾數(shù)（無量綱數(shù)）

　　V－流體的平均流速

　　d－旋渦發(fā)生體的寬度

由此可見，通過測量卡門渦街分離頻率便可算出瞬時流量。其中,斯特羅哈爾數(shù)（St）是無因次未知數(shù)，

圖（二）表示斯特羅哈爾數(shù)（St）與雷諾數(shù)（Re）的關(guān)系。

概述

圖（二）

在曲線表中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量范圍度。只要檢測出頻率f就可以求得管內(nèi)流體的流速，由流速V求出體積流量。所測得的脈沖數(shù)與體積量之比，稱為儀表常數(shù)（K），見式（2）

　 K＝N/Q（1/m³）公式（2）

式中：K＝儀表常數(shù)（1/m³）。

N＝脈沖個數(shù)

Q＝體積流量（m³）

三、主要指標(biāo)

表(一)

公稱通徑(mm)	15，25，40，50，65，80，100，125，150，200，250，300，(200～2000插入式)
公稱壓力(MPa)	DN15-DN200 4.0(>4.0協(xié)議供貨)，DN250-DN300 1.6(>1.6協(xié)議供貨)
介質(zhì)溫度(℃)	壓電式：-40～260，-40～320；電容式： -40～300, -40～400，-40～450（協(xié)議訂貨）
本體材料	1Cr18Ni9Ti，(其它材料協(xié)議供貨)
允許振動加速度	壓電式:0.2g 電容式:1.0～2.0g
精度	±1%R，±1.5%R，±1FS；插入式：±2.5%R，±2.5%FS
范圍度	1：6～1：30
供電電壓	傳感器：+12V DC，+24V DC；變送器：+12V DC ，+24V DC；電池供電型：3.6V電池
輸出信號	方波脈沖(不包括電池供電型)：高電平≥5V，低電平≤1V；電流：4～20mA
壓力損失系數(shù)	符合JB/T9249標(biāo)準(zhǔn)　Cd≤2.4
標(biāo)志	本安型：ExdⅡia CT2-T5隔爆型：ExdⅡCT2-T5
等級	普通型IP65 潛水型 IP68
環(huán)境條件	溫度-20℃～55℃，相對濕度5%～90%，大氣壓力86～106kPa
適用介質(zhì)	氣體、液體、蒸汽
傳輸距離	三線制脈沖輸出型：≤300m，兩線制標(biāo)準(zhǔn)電流輸出型 (4～20mA)：負載電阻≤750Ω

儀表口徑的確定和安裝設(shè)計

部分: 儀表口徑的確定和安裝設(shè)計

儀表選型是儀表應(yīng)用中重用的工作,儀表選型的正確與否將直接影響到儀表是否能夠正常運行.因此用戶和設(shè)計單位在選用本公司產(chǎn)品時,請仔細閱讀本節(jié)資料,認真核對流體的工藝參數(shù)并隨時可與我公司的銷售或支持部門聯(lián)系，以選型正確。

一．適用流量范圍和儀表口徑的確定

儀表口徑的選擇，根據(jù)流量范圍來確定。不同口徑渦街流量儀表的測量范圍是不一樣的。即使同一口徑流量表，用于不同介質(zhì)時，它的測量范圍也是不一樣的。實際可測的流量范圍需要通過計算確定。

(一)參比條件下空氣及水的流量范圍

見表（二），參比條件如下：

1．氣體：常溫常壓空氣，t=20℃，P=0.1MPa（絕壓），ρ=1.205 kg/m³，υ=15×10^-6 m²/s。

2．液體：常溫水，t=20℃，ρ=998.2kg/m³，υ=1.006×10^-6m²/s。

(二)確定流量范圍和儀表口徑的基本步驟

1．明確以下工作參數(shù)。

（1）被測介質(zhì)的名稱、組份

（2）工作狀態(tài)的小、常用、大流量

（3）介質(zhì)的低、常用、高壓力和溫度

（4）工作狀態(tài)下介質(zhì)的粘度

2．渦街流量儀表測量的是介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量，因此應(yīng)先根據(jù)工藝參數(shù)求出介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量,相關(guān)公式如下：

（1）已知氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量，可通過以下公式求出工況體積流量

公式（3）

(2)已知氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度ρ，可通過以下公式求出工況密度

公式（4）

（3）已知質(zhì)量流量Q_m換算為體積流量Q_v

公式（5）

式中：

Q_v：介質(zhì)在工況狀態(tài)下的體積流量(m³/h)

（Q_v=3600f/K K:儀表系數(shù) ）

Q_o：介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(Nm³/h)

Q_m：質(zhì)量流量 (t/h)

ρ：介質(zhì)在工況狀態(tài)下的密度(kg/m³)

ρ_o：介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m³)，常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度，見表（三）

P：工況狀態(tài)表壓(MPa)

t：工況狀態(tài)溫度(℃)

3．儀表下限流量的確定。渦街流量儀表的上限適用流量一般可不計算，渦街流量儀表口徑的選擇主要是對流量下限的計算。下限流量的計算應(yīng)該兩個條件：小雷諾數(shù)不應(yīng)低于界限雷諾數(shù)（Re=2×10⁴）；對于應(yīng)力式渦街流量儀表在下限流量時產(chǎn)生的旋渦強度應(yīng)大于傳感器旋渦強度的允許值（旋渦強度與升力ρv² 成比例關(guān)系）。這些條件可表示如下：

由密度決定的工況可測下限流量：

公式（6）

由運動粘度決定的線性下限流量：

公式（7）

式中：

Q_ρ：旋渦強度要求的小體積流量(m³/h)

ρ₀:參比條件下介質(zhì)的密度

Q_υ:小雷諾數(shù)要求的小線性體積流量(m³/h)

ρ:被測介質(zhì)工況密度（kg/m³）

Q₀: 參比條件下儀表的小體積流量

(m³/h)

υ:工作狀態(tài)下介質(zhì)的運動粘度(m²/s)

υ_o:參比條件下介質(zhì)的運動粘度(m²/s)

通過公式（6）、（7）計算出Q_ρ和Q_ν_。比較Q_ρ和Q_ν_，確定流量儀表可測下限流量和線性下限流量：

Q_υ≥Q_ρ：可測流量范圍為Q_ρ～Qmax , 線性流量范圍為Q_υ～Qmax

Q_υρ：可測流量范圍和線性流量范圍為

Q_ρ～Qmax

Qmax：渦街流量儀表的上限體積流量(m³/h)

4．儀表上限流量以表(二)中的上限流量為準(zhǔn).氣體的上限流速應(yīng)該小于70m/s,液體的上限流速應(yīng)該小于7m/s

儀表口徑的確定和安裝設(shè)計

5．當(dāng)用戶測量的介質(zhì)為蒸汽時，常采用的計量單位是質(zhì)量流量，即：t/h或Kg/h。由于蒸汽（過熱蒸汽和飽和蒸汽）在不同溫度和壓力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范圍的確定可由公式(8)進行計算得出

公式（8）

式中：

ρ：蒸汽的密度（kg/m³）

ρ₀：1.205kg/m³

Q_蒸汽：蒸汽質(zhì)量流量（t/h）

6．計算壓力損失，檢測壓力損失對工藝管線是否有影響，公式(單位：Pa)：

Δp= CdρV²/2 公式（9）

式中：

ρ：工況介質(zhì)密度（kg/m³）V:平均流速（m/s）

7．被測介質(zhì)為液體時,為氣化和氣蝕,應(yīng)使管道壓力符合以下要求:

p≥2.7Δp+1.3p_{0 公式（10）}

式中：

Δp: 壓力損失（Pa）

p₀：工作溫度下液體的飽和蒸汽壓（Pa絕壓）

Po:流體的蒸汽壓力 (Pa絕壓)

8．渦街流量計不適合測量高粘度液體。當(dāng)計算出的可測流量下限不設(shè)計工藝要求時，應(yīng)該考慮選用其它類型流量計。

9．通過計算如果有兩種口徑都可要求，為了測量效果、降低造價，應(yīng)選用口徑較小的表。應(yīng)該注意的是，盡可能使常用量處在流量范圍上限的1/2～2/3

Δp:壓力損失（Pa） Cd：壓力損失系數(shù)

表(二)　　參比條件下渦街流量傳感器工況流量范圍表

儀表口徑（mm）	液體		氣體（蒸汽）

	測量范圍（m³/h)	小信號切除頻率值	測量范圍（m3/h)	小信號切除頻率值

15	0.3-6	10	2.2-30	60
20	0.6-12	10	4-50	60
25	1.2-16	10	7-55	50
32	1.6-30	5	18-130	45
40	2-40	5	27-205	40
50	3-60	4	35-380	30
65	5-100	3	60-700	25
80	6.5-130	2	86-1100	20
100	15-220	2	133-1700	15
125	20-340	1	240-2800	13
150	30-450	1	347-4000	10
200	45-800	1	560-8000	5
250	65-1250	1	890-11000	5
300	95-2000	1	1360-18000	5
（300）	100-1500	2	1560-15600	45
（400）	180-3000	2	2750-27000	45
（500）	300-4500	2	4300-43000	45
（600）	450-6500	2	6100-61000	45
（800）	750-10000	2	11000-110000	45
（1000）	1200-1700	2	17000-170000	45
>（1000）	協(xié)議		協(xié)議

注：表中(300)～(1000)口徑為插入式

儀表口徑的確定和安裝設(shè)計

表(三)　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	密度(kg/m³)	氣體名稱	密度(kg/m³)
空氣(干)	1.2928	乙炔	1.1717
氮氣	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

(三)選型舉例

例一：已知氣體壓力和溫度及標(biāo)況下的流量時

某壓縮空氣，標(biāo)況流量范圍為Q_N=1200-12000Nm³/h壓力P=0.7Mpa(表壓)，溫度t=30℃。試確定流量計口徑。,

步驟一：計算壓縮空氣的工況體積流量

由公式(3):

工況使用下限體積流量為:

Q_vmin=Q_N×0.101325×(273.15+t)/293.15/（P +0.1）

=1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/（0.7 +0.1）

=157(m³/h)

工況使用流量上限為: Q_vmax=1570(m³/h)

步驟二：根據(jù)使用工況流量范圍157-1570m³/h，查表（二），下限流量條件的流量計為DN80 、DN100和DN125，考慮到上限流量1270m³/h及使用效果和經(jīng)濟成本，初選DN100, DN100流量計的工況流量范圍是100-1700m³/h，接近使用流量范圍，初選DN100流量計，但應(yīng)具體核算DN100流量計在該工況條件下的可測下限流量。核算DN100流量計在該工況條件下的可測下限流量：

由公式(4)及公式(6):

=37.46(m³/h)

即，流量計在該工況條件下的可測下限流量是

37.46m³/h，遠小于要求的工況下限流量157m³/h，確定選用DN100流量計。

例二：已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時

測量介質(zhì)為過熱蒸汽，蒸汽溫度為320℃，壓力為1.5MPa（絕壓）,流量范圍為3t/h～25t/h, 試確定流量計口徑。

步驟一：計算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍，經(jīng)查附表(二),該狀態(tài)下蒸汽的密度為:5.665Kg/m³,由公式(8) :

= 765(m³/h)

6379(m³/h)

步驟二：根據(jù)等效參比流量范圍765-6379m³/h，查表（二），比較適合該流量范圍為DN200口徑。

儀表口徑的確定和安裝設(shè)計

二．儀表的安裝設(shè)計

儀表的正確安裝是儀表正常運行的重要環(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．盡可能避開強電設(shè)備、高頻設(shè)備、強開關(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．避開高溫?zé)嵩春洼椛湓吹闹苯佑绊憽Ｈ舯仨毎惭b，須有隔熱通風(fēng)措施。

3．避開高濕環(huán)境和強腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝，須有通風(fēng)措施。

4．渦街流量儀表應(yīng)盡量避免安裝在振動較強的管道上。若必須安裝，須在其上下游2D處加設(shè)管道緊固裝置。

5．儀表好安裝在室內(nèi)，安裝在室外應(yīng)注意，特別注意在電氣接口處應(yīng)將電纜線彎成U形，避免水順著電纜線進入放大器殼內(nèi)。

6．儀表安裝點周圍應(yīng)該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護。

（二）儀表管道安裝要求：

7．渦街流量儀表對安裝點的上下游直管段有一定要求，否則會影響介質(zhì)在管道中的流場，影響儀表的測量。儀表的上下游直管段長度要求見圖(三)

DN為儀表工稱口徑

單位:mm

傳感器上游管道型式	前后直管段長度	傳感器上游管道型式	前后直管段長度
同心收縮全開閥門		一個90度彎頭
同一平面兩個90度彎頭		不同平面兩個90度彎頭
同心擴管		調(diào)節(jié)閥半開閥門

圖(三)

注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游,而應(yīng)安裝在渦街流量儀表的下游10D處。

8．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,以下關(guān)系

0.98Db≤Dp≤1.05Db

上、下游配管應(yīng)與流量儀表表體內(nèi)徑同心，它們之間的不同軸度應(yīng)小于0.05Db

9．儀表與法蘭之間的密封墊，在安裝時不能凸入管內(nèi)，其內(nèi)徑應(yīng)比表體內(nèi)徑大1-2mm

10．測壓孔和測溫孔的安裝設(shè)計。被測管道需要安裝溫度和壓力變送器時，測壓孔應(yīng)設(shè)置在下游3-5D處，測溫孔應(yīng)設(shè)置在下游6-8D處，見圖（七）。D為儀表工稱口徑，單位：mm

儀表口徑的確定和安裝設(shè)計

11．儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。

12．測量氣體時，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，為了液體進入儀表測量管，氣流應(yīng)自下而流動，如圖（四）a所示

13．測量液體時，為了管內(nèi)充滿液體，所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時，應(yīng)該液體流動方向從下而上。若管道內(nèi)含少量氣體，為了氣體進入儀表測量管，儀表應(yīng)安裝在管線的較低處

如圖（四）b所示

圖（四）

8．測量高溫、低溫介質(zhì)時，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，影響儀表正常工作。

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傳感器上游管道型式	前后直管段長度	傳感器上游管道型式	前后直管段長度
同心收縮全開閥門		一個90度彎頭
同一平面兩個90度彎頭		不同平面兩個90度彎頭
同心擴管		調(diào)節(jié)閥半開閥門

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