渦街流量變送器工作原理

（1）渦街流量變送器的選擇

在飽和蒸汽測量中采用VA型壓電式渦街流量變送器，由于渦街流量計量程范圍寬，因此，在實際應(yīng)用中，一般 主要考慮測量飽和蒸汽的流量不得低于渦街流量計的下限，也就是說必須滿足流體流速不得低于5m/s。根據(jù)用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器，而不能以現(xiàn)有的工藝管道口徑來選擇變送器口徑。

（2）壓力補償壓力變送器的選擇

由于飽和蒸汽管路長，壓力波動較大，必須采用壓力補償，考慮到壓力、溫度及密度的對應(yīng)關(guān)系，測量中只采用壓力補償即可，由于明通公司管道飽和蒸汽壓力在0.3－0.7MPa范圍，壓力變送器的量程選擇1MPa即可。

（3）顯示儀表選擇

顯示儀表智能流量顯示儀，具有穩(wěn)壓補償、瞬時流量顯示和累積流量積算功能。

（1）儀表系數(shù)的設(shè)定，設(shè)定的儀表 系數(shù)K可用下式表示：

K= 1000/K0

式中：K0為渦街發(fā)生體在出廠時標定的儀表常數(shù)，L/脈沖；k的單位為脈沖數(shù)/m3。

（2）壓力補償壓力變送器的量程設(shè)定。

（3）壓力、流量報警上限設(shè)定。

3、渦街流量計的安裝

（1）渦街流量計盡量安裝在遠離振動源和電磁干擾較強的地方，振動存在的地方必須采用減振裝置，減少管道受振動的影響。

（2）直管段的配置，前后直管段要滿足渦街流量計的要求，所配管道內(nèi)徑也必須和渦街流量變送器內(nèi)徑一致。

4、渦街流量計使用注意事項

盡量減少管道內(nèi)汽錘對渦街發(fā)生體的沖擊。振動較大而又無法消除時，不宜采用渦街流量計

1. 低維護量-市場上大多數(shù)的渦街流量計是采用取壓孔或插入式檢測元件感應(yīng)漩渦，一旦介質(zhì)中雜質(zhì)嵌入取壓孔或感應(yīng)元件與表體間的縫隙，則造成信號變?nèi)趸虿环€(wěn)定。良好的設(shè)計應(yīng)該是沒有容易堵塞的部分，從而降低維護量。

2. 感應(yīng)元件在線更換-某些廠家的感應(yīng)元件與渦街發(fā)生體合二為一，看似簡單的設(shè)計卻給實際使用帶來不便。因為一旦感應(yīng)部分失效，則需要將管道內(nèi)介質(zhì)排空泄壓后更換部件，影響生產(chǎn)。完善的設(shè)計應(yīng)該是將二者分開，這樣就可以單獨更換感應(yīng)部分，而無需將介質(zhì)排空。

3. 渦街流量計容易受到振動的干擾，設(shè)計精良的渦街流量計可以通過硬件和數(shù)字信號處理將干擾排除，從而得到穩(wěn)定的信號。

4. 渦街流量計安裝的一大麻煩事前后需要很長的直管段，有些廠家可以提供在流量計內(nèi)部縮徑的設(shè)計，大大降低了用戶專門維渦街流量計配備直管段的需求。

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，如右圖所示，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)平均流速為 ，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關(guān)系式：

f=SrU1/d=SrU/md （1）

式中　U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速，m/s；

Sr--斯特勞哈爾數(shù)；

m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比

管道內(nèi)體積流量qv為

qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)

K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)

式中 K--流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。

K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當測量氣體流量時，VSF的流量計算式為圖2 斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線式中 qVn，qV--分別為標準狀態(tài)下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；

Pn，P--分別為標準狀態(tài)下和工況下的絕對壓力，Pa；

Tn，T--分別為標準狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K；

Zn，Z--分別為標準狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。

由上式可見，VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。

渦街流量計便是依據(jù)卡門旋渦原理進行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力，無需溫度壓力補償即可直接測量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測量標況體積流量和質(zhì)量流量，是節(jié)流式流量計的理想替代產(chǎn)品。

為提高渦街流量計的耐高溫及抗振動性能，我公司新近開發(fā)出了改進型渦街流量傳感器，因其獨特的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫（350℃）、強振動（≤1g）的惡劣工況下使用。

在實際應(yīng)用中，往往最大流量遠低于儀表的上限值，隨著負荷的變化，最小流量又往往會低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的最佳工作段，為了解決這一問題，通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進行整流，使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器，具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用，其結(jié)構(gòu)尺寸小，僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，與渦街流量計作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對工藝管直管段的要求，安裝非常方便。

為了使用方便，電池供電的本地顯示型渦街流量計采用微功耗高新技術(shù)，采用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購安裝費用，可就地顯示瞬時流量、累積流量等。溫度補償一體型渦街流量計還帶有溫度傳感器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測量可直接測量出氣體介質(zhì)的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量。

◆測量介質(zhì)：氣體、液體、蒸氣

◆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；蒸氣流量范圍見表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

LUG型插入式渦街流量計

(1)渦街流量計盡量安裝在遠離振動源和電磁干擾較強的地方，振動存在的地方必須采用減振裝置，減少管道受振動的影響。

(2)直管段的配置，前后直管段要滿足渦街流量計的要求，所配管道內(nèi)徑也必須和渦街流量變送器內(nèi)徑一致。

(3)安裝示意圖

盡量減少管道內(nèi)汽錘對渦街發(fā)生體的沖擊。振動較大而又無法消除時，不宜采用渦街流量計。

1、接上信號線、電源線

2、開啟進口、出口閥門，進出口閥門開度要一致

3、打開不銹鋼三閥組平衡閥，緩慢開啟孔板高低壓端的閥門，待流體通過流量計后關(guān)閉不銹鋼三閥組平衡閥即可。

安裝管道條件:

(1)節(jié)流件前后的直管段必須是直的，不得有肉眼可見的彎曲。

(2)安裝節(jié)流件用得直管段應(yīng)該是光滑的，如不光滑，流量系數(shù)應(yīng)乘以粗糙度修正稀疏。

(3)為保證流體的流動在節(jié)流件前1D出形成充分發(fā)展的紊流速度分布，而且使這種分布成均勻的軸對稱形，所以

1) 直管段必須是圓的，而且對節(jié)流件前2D范圍，其圓度要求其甚為嚴格，并且有一定的圓度指標。具體衡量方法:

(A)節(jié)流件前OD，D/2，D，2D4個垂直管截面上，以大至相等的角距離至少分別測量4個管道內(nèi)徑單測值，取平均值D。任意內(nèi)徑單測量值與平均值之差不得超過±0.3%

(B)在節(jié)流件后，在OD和2D位置用上述方法測得8個內(nèi)徑單測值，任意單測值與D比較，其最大偏差不得超過±2%

2) 節(jié)流件前后要求一段足夠長的直管段，這段足夠長的直管段和節(jié)流件前的局部阻力件形式有關(guān)和直徑比β有關(guān)。

(4)節(jié)流件上游側(cè)第一阻力件和第二阻力件之間的直管段長度可按第二阻力件的形式和β=0.7(不論實際β值是多少)取所列數(shù)值的1/2

(5)節(jié)流件上游側(cè)為敞開空間或直徑≥2D大容器時，則敞開空間或大容器與節(jié)流件之間的直管長不得小于30D(15D)。若節(jié)流件和敞開空間或大容器之間尚有其它局部阻力件時，則除在節(jié)流件與局部阻力件之間設(shè)有附合規(guī)定的最小直管段長1外，從敞開空間到節(jié)流件之間的直管段總長也不得小于30D(15D)。