化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
渦街流量計的工作原理
閱讀：2553 發(fā)布時間：2021-4-6渦街流量計是根據(jù)卡門（Karman）渦街原理研究生產(chǎn)的測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計。主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量，如氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)。
其特點是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動機械零件，因此可靠性高，維護量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。渦街流量計采用壓電應(yīng)力式傳感器，可靠性高，可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標準信號，也有數(shù)字脈沖信號輸出，容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是一種比較先進、理想的測量儀器。
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，這種旋渦稱為卡門旋渦，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。
渦街流量計是根據(jù)卡門渦街原理(Kármán Vortex Street)測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計。并可作為流量變送器應(yīng)用于自動化控制系統(tǒng)中。
渦街流量計是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示：
式中： 為旋渦的釋放頻率，單位為Hz；v為流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度，單位為m/s；d為旋渦發(fā)生體特征寬度，單位為m；St為斯特勞哈爾數(shù)（Strouhal number），無量綱，它的數(shù)值范圍為0.14－0.27。
St是雷諾數(shù)的函數(shù)， 。
當雷諾數(shù)Re在 范圍內(nèi)，St值約為0.2。在測量中，要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在 ，此時旋渦頻率 。
由此，通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由式 可以求出流量q，其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。
技術(shù)指標編輯
測量介質(zhì)： 氣體、液體、蒸汽
連接方式：法蘭卡裝式、法蘭式、插入式
口徑規(guī)格 法蘭卡裝式口徑選擇 25,32,50,80,100
法蘭連接式口徑選擇 100,150,200
流量測量范圍 正常測量流速范圍 雷諾數(shù)1.5×104～4×106；氣體5～50m/s；液體0.5～7m/s。
正常測量流量范圍 液體、氣體流量測量范圍見表2； 蒸汽流量范圍見表3。
測量精度 1.0級 1.5級
被測介質(zhì)溫度：常溫–25℃～100℃，高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃
輸出信號 脈沖電壓輸出信號 高電平8～10V 低電平0.7～1.3V
脈沖占空比約50%，傳輸距離為100m
脈沖電流遠傳信號 4～20 mA，傳輸距離為1000m
儀表使用環(huán)境 溫度：-25℃～+55℃ 濕度：5～90% RH50℃
材質(zhì) 不銹鋼，鋁合金
電源 DC24V或鋰電池3.6V
防爆等級 本安型iaIIbT3-T6，防護等級 IP65。
特點編輯
結(jié)構(gòu)簡單而牢固，無可動部件，可靠性高，長期運行十分可靠。
安裝簡單，維護十分方便。
檢測傳感器不直接接觸被測介質(zhì)，性能穩(wěn)定，壽命長。
輸出是與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移，精度高。
測量范圍寬，量程比可達1：10。
壓力損失較小，運行費用低，更具節(jié)能意義。
在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi),輸出信號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)，測量流體體積流量時無需補償，調(diào)換配件后一般無需重新標定儀表系數(shù)。
應(yīng)用范圍廣，蒸汽、氣體、液體的流量均可測量。
檢定周期為二年。
渦街流量傳感器應(yīng)用內(nèi)徑范圍為25-300mm（滿管式）
插入式渦街流量傳感器應(yīng)用內(nèi)徑范圍為350-1200mm(插入式)。
滿管式測量液體精度為1%
測量蒸汽和氣體精度為1.5% [3]
插入式測量液體精度為2%
測量蒸汽和氣體精度為2.5%
被測介質(zhì)溫度為-20~150℃、-40~250℃、+100~350℃（僅管式）
輸出信號為三線制電壓脈沖，三線制4-20mA、二線制4-20mA。
安裝要求
1、合理選擇安裝場所和環(huán)境。
避開強電力設(shè)備，高頻設(shè)備，強電源開關(guān)設(shè)備；避開高溫?zé)嵩春洼椛湓吹挠绊懀荛_強烈震動場所和強腐蝕 環(huán)境等，同時要考慮安裝維修方便。
2、上下游必須有足夠的直管段。
若傳感器安裝點的上游在同一平面上有二個90°彎頭，則：上游直管段≥25D，下游直管段≥5D 。
若傳感器安裝點的上游在不同平面上有二個90°彎頭，則：上游直管段≥40D，下游直管段≥5D 。
調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在傳感器的下游5D以外處，若必須安裝在傳感器的上游，傳感器上游直管段應(yīng)不小于50D，下游應(yīng)有不小于5D。
3、安裝點上下游的配管應(yīng)與傳感器同心，同軸偏差應(yīng)不小于0.5DN。
4、管道采取減振動措施。
傳感器盡量避免安裝在振動較強的管道上，特別是橫向振動。若不得已要安裝時，必須采取減振措施，在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置，并加防振墊。
5、在水平管道上安裝是流量傳感器醉常用的安裝方式。
測量氣體流量時，若被測氣體中含有少量的液體，傳感器應(yīng)安裝在管線的較高處。
測量液體流量時，若被測液體中含有少量的氣體，傳感器應(yīng)安裝在管線的較低處。
6、傳感器在垂直管道的安裝。
測量氣體流量時，傳感器可以安裝在垂直管道上，流向不限。若被測氣體中含有少量的液體，氣體流向應(yīng)由下向上。
測量液體流量時，液體流向應(yīng)由下向上：這樣不會將液體重量額外附加在探頭上。
7、傳感器在水平管道的側(cè)裝。
無論測量何種流體，傳感器可以在水平管道上側(cè)裝，特別是測量過熱蒸汽，飽和蒸汽和低溫液體，若條件允許醉好采用側(cè)裝，這樣流體的溫度對放大器的影響較小。
8、傳感器在水平管道的倒裝。
一般情況下不推薦用此安裝方法。此安裝方法不適用于測量一般氣體、過熱蒸汽?？捎糜跍y量飽和蒸汽，適用于測量高溫液體或需經(jīng)常清洗管道的情況。
9、傳感器在有保溫層管道上的安裝。
測量高溫蒸汽時，保溫層醉多不能超過支架高度的三分之一。
10、測壓點和測溫點的選擇。
根據(jù)測量的需要，需在傳感器附近測量壓力和溫度時，測壓點應(yīng)在傳感器下游的3-5D處，測溫點應(yīng)在傳感器下游的6-8D處。
注意事項
磚用法蘭與直管段焊接時不能帶著傳感器焊接。
安裝時應(yīng)使傳感器的流向標志與管道內(nèi)流體流向一致。
傳感器安裝前，法蘭凹槽內(nèi)必須放好密封圈。壓力和溫度測量點的位置，取壓點在傳感器下游3～5DN處，測溫點在下游5～8DN處。
測量高溫介質(zhì)時，切勿用隔熱材料把傳感器連接桿周圍包起來。
連接傳感器的屏蔽電纜走向，應(yīng)盡可能遠離強電磁場的干擾場合。覺對不允許與高壓電纜一起敷設(shè)，屏蔽電纜要盡量縮短，并且不得盤卷，以減少分布電感，醉大長度不應(yīng)超過200米。
安裝傳感器前，管道必須進行清洗。沖掉管內(nèi)的雜質(zhì)，避免通流后堵塞傳感器。測量液體的管道必須充滿被測液體，防止氣泡的干擾。