应力式涡街流量计是速度式流量计的一种

应力式涡街流量计是速度式流量计的一种，它以卡门涡街理论为基础，采用压电晶体检测流体通过管道内三角柱时所产生的旋涡频率，从而测量出流体的流量。涡街流量计广泛应用于石油、化工、轻工、动力供热等行业。 涡街流量计具有以下特点： 测量精度高，量程宽； 测量介质广泛，可测量液体、气体和蒸汽； 工作温度高，介质温度可达 350℃； 无运动部件，无磨损，可靠性高； 表体采用不锈钢材料，耐腐蚀。2. 测量原理 当管道中流体介质通过旋涡发生体三角柱时，由于局部流速加速而产生旋涡现象如图一，此旋涡分成两列交替地出现，这种旋涡列被称为卡门涡街。 卡门涡街的释放频率与三角柱宽度尺寸和流体的流动速度有关，而与介质的温度、压力等特性参数无关。可用下式表示： fStV/d ……………………（1） 式中： f—卡门涡街的释放频率 St—斯特罗哈尔（Strouhal）数 V—介质流速 d—三角柱的宽度 斯特罗哈尔数是涡街流量计的重要参数，它只与介质的雷诺数 Re 有关。只要管道内介质的雷诺数保持在 2×104至 7×106 范围内，斯特罗哈尔数 St 便保持为一个常数，这样，便可通过测量旋涡频率信号检测出流体介质的流速，再通过介质的流速计算出介质的流量。3. 技术参数 ◆ 公称口径：DN15、DN20、DN25、DN32、DN40、DN50、DN65、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN250、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500； ◆ 适用范围：气体（空气、氧气、氮气、煤气、天燃气、化学气体等）、液体（水、高温水、油、食品液、化学液等） ； 、蒸汽（饱和蒸汽、过热蒸汽） ◆ 可测介质温度：-40℃～280℃，-40℃～350℃； ◆ 公称压力：≤1.6MPa ≤2.5MPa ≤4Mpa； ◆ 精度等级：液体 0.5 级、气体、蒸汽 1.0 级； ◆ 流速范围：液体 0.6-6 m/s，气体：5-60m/s蒸汽：5-70m/s； ◆ 测量范围：见表一、表二； ◆ 输出信号： 电压脉冲：低电平≤1V，高电平 ≥6V，脉冲宽 0.4ms，负载电阻＞150； 标准电流：4-20mA，转换精度±0.5满度值，负载电阻 24V-500现场液晶显示：瞬时流量 5 位显示（m3/h、kg/h、t/h），转换精度±0.1；累积流量 9 位显示（m3、kg、t），转换精度±0.1；

◆ 供电电源： 电压脉冲输出时：12VDC，4-20mA 输出时：24VDC； 现场液晶显示：3.6V 1 号 1 节锂电池供电，使用寿命大于 2 年；

◆ 环境温度：电压脉冲输出：-30℃—65℃；4-20mA 输出：-10℃—55℃；现场液晶显示：-25℃—55℃； 。

◆ 表体材料：1Cr18Ni9Ti（其他材料协议供货）4. 选型指南 4.1 口径的确定 传感器口径的不同，其测量范围也不同，而每一种口径其测量范围又随着被测介质的种类和工况温度、压力的变化而变化。 对于气体和液体而言，首先确定介质的大致流量范围，通过查表法（表一）确定传感器的口径；对于饱和蒸汽而言，确定工况温度与压力二者之一和大致流量范围，便可通过查表法（表二）确定传感器的口径；对于过热蒸汽而言，确定工况温度和压力，通过查表法（表三）确定其密度，通过此密度和大致流量范围，利用查表法（表二）确定传感器口径。（注：表二中压力均为压力，压力管道压力大气压力。） 质量流量计算： QG3.6Frρ/K………………………………………………………（2） 式中：QG——质量流量（K 为铭牌所示值时，单位是 t/h；k 值缩小 1000 倍时，单位是 kg/h） Fr——脉冲频率（Hz） ρ——密度（kg/m3） K——仪表系数（脉冲个数／m3） 常用换算公式： A：工况状态下的体积流量换算成标准状态下的体积流量： QＮ＝2695（P＋0.1013）QＶ／（273＋t）……………………3 B：工况状态下的密度换算成标准状态下的密度： ρＮ＝273＋tρ0/2695P0.1013……………………………………4 C：质量流量换算成体积流量： QＶ＝QＧ／ρ……………………………………………………………5 式中：QＶ——工况状态下的体积流量（m3/h） QＮ——标准状态下的体积流量（m3/h） ρ０——工况状态下的密度（kg/m3） ρN——标准状态下的密度（kg/m3） t——工况状态下的温度（℃） P——工况状态下的压力（MPa） QG——质量流量（kg/h） 表一 液体、气体测量范围 单位：m3/h口径 液体（常温水） 气体（工况） 口径 液体（常温水） 气体（工况）mm 可测范围 检定范围 可测范围 检定范围 mm 可测范围 检定范围 可测范围 检定范围15 0.4～5 0.5～4 4～35 5～25 125 24～350 30～240 150～2200 200～160020 0.75～8 0.8～6.5 5～60 8～40 150 38～450 45～360 250～3800 300～240025 1～11 1.2～10 6～90 10～60 200 75～850 90～720 400～6000 500～400032 1.5～20 1.8～14.5 12～180 16～100 250 130～1300 140～1100 600～9000 700～560040 2.5～30 3～24 16～240 20～160 300 180～2000 200～1600 800～12000 1000～800050 3.5～50 4.5～36 30～450 35～280 350 250～2800 280～2300 1200～18000 1500～1200065 6～70 7.5～60 40～700 50～400 400 320～3300 350～2800 1500～22000 2000～1600080 10～140 12～100 70～1000 80～640 450 360～4000 400～3200 2000～30000 2500～20000100 16～220 20～160 120～1800 150～1200 500 420～5000 500～4000 2500～38000 3100～25000 4.２确定合适的配置： A. 确定使用远传型还是现场显示型； B. 选用远传型，如果是饱和蒸汽，应选择温度自动补偿密度或压力自动补偿密度；如果是过热蒸汽，应选择温度、压力同时补偿密度；其他介质根据实际情况确定是否需要补偿； C. 选择智能流量积算仪时，如果只要求显示流量、压力、温度等参数，可选择数码管显示或液晶显示的智能流量积算仪；如果需要追溯历史数据，带有记忆功能，则应选用智能流量积算无纸记录仪； D. 无论选择哪种智能流量积算仪，都应考虑是否需要带有 RS485 或 RS232 通讯接口； E.无论选择哪种智能流量积算仪，都应考虑是否需要配置后备电源，以便突然停电时仪表能够正常计量（配置不同，工作时间不同，一般在 24-48 小时以上。） F. 选择智能流量积算仪时，应考虑是否需要提供仪表箱，将智能流量积算仪放置其中，挂在墙壁上，并防止设定参数随意调整； G. 选用远传型，应考虑是否需要无线无程流量监测系统，实现对各管路流量的实时监测和管理； H. 如果被测介质是易燃易爆物质或测量环境存在易燃易爆气体，应选用防暴型传感器及防暴型测量系统。 4．3 传感器压力损失的计算： 传感器口径确定以后，可计算该传感器的压力损失，以便确定该传感器是否对工艺管线有影响。 计算公式为： △ P≤1.2ρV2………………………………………………………（6） 其中：△ P——传感器的压力损失（Pa） ρ——流体的密度（kg/m3） V——管道内流体的平均流速（m/s） zui大流量时的流速可根据下列公式计算： Vmax353.7Qmax/D2………………………………………………（7） 其中：Vmax——zui大流量对应的流速（m/s） Q——zui大流量（m3/h） D——传感器口径（mm） 4．4 选型举列： 例一：工艺管道内径为 DN100，介质为饱和蒸汽，用汽量大约为 0.5t/h-3t/h，表压为 0.4Mpa，请选择仪表口径。 解：根据表压 0.4Mpa 得知压力为 0.5Mpa，由表二中查得温度为 152℃，DN100 的流量范围是 0.4-3.5t/h，完够满足使用要求，故选择口径为 DN100 的涡街流量传感器。如果用汽量大约为 0.3t/h-2t/h，则应选择口径为 DN80 的涡街流量传感器，这时工艺管道应由 DN100 缩径至 DN80。 例二：工艺管道内径为 DN100，介质为过热蒸汽，用汽量大约为 0.5t/h-2.8t/h，表压为 0.5Mpa，温度为 220℃，请选择仪表口径。 解：根据压力和温度由表三中查得：表压为 0.5Mpa、温度为 220℃时的密度是 2.66，查表二得知：密度是 2.66 时，DN100的流量范围是 0.40-3.50t/h，完够满足使用要求，故选择口径为 DN100 的涡街流量传感器。如果用汽量大约为 0.3-2.0t/h，则应选择口径为 DN80 的涡街流量传感器，这时工艺管道应进行缩管处理。5. 安装方法和步骤： 5.1 选择安装位置： 在选择安装位置时，应注意以下几点： A. 安装位置尽量选在无管道振动或振动小的位置，振动加速度不能大于 2g，如振动大则需采取减振措施； B. 传感器的上游和下游必须有足够的直管段（见图二） C. 检修阀安装在传感器上游，流量调节阀安装在传感器下游； D. 尽量选择便于安装和检修的位置； E. 应选择环境干燥的位置； F. 传感器可以安装在水平管道上，也可以安装在垂直管道上。但在垂直管道上安装时，介质必须自下而上流动。 G. 传感器尽量安装在室内，必须安装在室外时应注意防水，在放大器盒外电缆应弯成 U 型； H. 传感器应远离电噪声，如大功率变频器、大功率变压器、电动机和大功率无线收发设备等。 5.2 安装要求： A.焊接时，要保证法兰端面与管道中心线垂直； B.安装孔孔距较大处为表杆安装位置，而且两法兰安装孔的方向应一致； C.法兰焊接完毕后，管道内要清理干净不得存有焊渣等杂物。 5.3 安装步骤： 方法一：（如图三所示）： A. 选定安装位置，将按图二选取合适长度的前后直管段和长度为 L1（图五、表五所示）的管段一并切割下来； B. 在前后直管段上各焊接上一个法兰，在传感器两端加上密封垫后，用双头螺栓将传感器与法兰联接好（注意表体箭头方向要与流体流动方向一致）； C. 将传感器的前后直管段焊接在原管道上。

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