智慧型型渦街流量計

智慧型型渦街流量計主要用於工業管道介質流體的流量測量，如氣體、液體、蒸氣等多種介質。其特點是壓力損失小，量程範圍大，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、粘度等參數的影響。無可動機械零件，因此可靠性高，維護量小，儀表參數能長期穩定。智慧型型渦街流量計採用壓電應力式感測器，可靠性高，可在-20℃～+250℃的工作溫度範圍內工作。有模擬標準信號，也有數字脈衝信號輸出，容易與計算機等數字系統配套使用，是一種比較先進、理想的流量測量儀表。

基本介紹

• 中文名：智慧型型渦街流量計
• 作用於：工業管道介質流體
• 對象：氣體、液體、蒸氣等
• 優點：壓力損失小，量程範圍大等

主要套用

為了使用方便，電池供電的就地顯示型渦街流量計採用微功耗高新技術，採用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節省了電纜和顯示儀表的採購與安裝費用，可就地顯示瞬時流量、累積流量等。而帶溫度補償一體型渦街流量計還帶有溫度感測器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度並計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力感測器，用於氣體流量測量可直接測量出氣體介質的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量。

技術參數

1、測量介質： 氣體、液體、蒸氣

2、口徑規格 法蘭卡裝式口徑選擇 25,32,50,80,100

3、法蘭連線式口徑選擇 100,150,200

4、流量測量範圍 正常測量流速範圍 雷諾數1.5×104～4×106；氣體5～50m/s; 液體0.5～7m/s

正常測量流量範圍 液體、氣體流量測量範圍見表2； 蒸氣流量範圍見表3

5、測量精度 1.0級 1.5級

6、被測介質溫度:常溫–25℃～100℃

7、高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃

8、輸出信號 脈衝電壓輸出信號 高電平8～10V 低電平0.7～1.3V

9、脈衝占空比約50%,傳輸距離為100m

10、脈衝電流遠傳信號 4～20 mA,傳輸距離為1000m

11、儀表使用環境 溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃

12、材質 不鏽鋼, 鋁合金

13、電源 DC24V或鋰電池3.6V

14、防爆等級 本安型iaIIbT3-T6

15、防護等級 IP65

工作原理

在流體中設定三角柱型旋渦發生體，則從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦，這種旋渦稱為卡門渦街旋渦，如右圖所示，旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。

設旋渦的發生頻率為f，被測介質平均流速為 ，旋渦發生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關係式：

f=SrU1/d=SrU/md （1）

式中　U1--旋渦發生體兩側平均流速，m/s；

Sr--斯特勞哈爾數；

m--旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比

管道內體積流量qv為

qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)

K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)

式中 K--流量計的儀表係數，脈衝數/m3（P/m3）。

K除與旋渦發生體、管道的幾何尺寸有關外，還與斯特勞哈爾數有關。斯特勞哈爾數為無量綱參數，它與旋渦發生體形狀及雷諾數有關，圖2所示為圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關係圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106範圍內，Sr可視為常數，這是儀表正常工作範圍。當測量氣體流量時，VSF的流量計算式為

(4)

圖2 斯特勞哈爾數與雷諾數關係曲線

式中 qVn，qV--分別為標準狀態下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；　Pn，P--分別為標準狀態下和工況下的絕對壓力，Pa；

Tn，T--分別為標準狀態下和工況下的熱力學溫度，K；

Zn，Z--分別為標準狀態下和工況下氣體壓縮係數。

智慧型型渦街流量計

由上式可見，VSF輸出的脈衝頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表係數在一定雷諾數範圍內僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量，這時流量計的輸出信號應同時監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適應能力，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、壓力感測器可測量標況體積流量和質量流量，是節流式流量計的理想替代產品。

在實際套用中，往往最大流量遠低於儀表的上限值，隨著負荷的變化，最小流量又往往會低於儀表的下限值，儀表並非工作在它的最佳工作段，為了解決這一問題，通常採用在測量處縮徑提高測量處的流速，並選用較小口徑的儀表以利於儀表的測量，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。

為了使用方便，電池供電的本地顯示型渦街流量計採用微功耗高新技術，採用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節省了電纜和顯示儀表的採購安裝費用，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感測器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度並計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力感測器，用於氣體流量測量可直接測量出氣體介質的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量。

產品選型

智慧型型渦街流量計是老式模擬的渦街流量計的更新換代產品，智慧型型渦街流量計不僅可以帶4~20mA輸出，還可以帶RS232通訊協定，可以直接與計算機聯網，便於遠程監控和操作。

測量原理

在流體中設定三角柱型旋渦發生體，則從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦，如右圖所示，旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。

設旋渦的發生頻率為f，被測介質平均流速為 ，旋渦發生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關係式：

f=SrU1/d=SrU/md 　（1）

式中　U1－－旋渦發生體兩側平均流速，m/s；

Sr－－斯特勞哈爾數；

m－－旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比

管道內體積流量qv為

qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr 　2

K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 　 3

式中 K－流量計的儀表係數，脈衝數/m3（P/m3）。

K除與旋渦發生體、管道的幾何尺寸有關外，還與斯特勞哈爾數有關。斯特勞哈爾數為無量綱參數，它與旋渦發生體形狀及雷諾數有關，圖2所示為圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關係圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106範圍內，Sr可視為常數，這是儀表正常工作範圍。當測量氣體流量時，VSF的流量計算式為

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圖2 斯特勞哈爾數與雷諾數關係曲線

式中 qVn，qV－－分別為標準狀態下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；

Pn，P－－分別為標準狀態下和工況下的絕對壓力，Pa；

Tn，T－－分別為標準狀態下和工況下的熱力學溫度，K；

Zn，Z－－分別為標準狀態下和工況下氣體壓縮係數。

由上式可見，VSF輸出的脈衝頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表係數在一定雷諾數範圍內僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量，這時流量計的輸出信號應同時監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適應能力，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、壓力感測器可測量標況體積流量和質量流量，是節流式流量計的理想替代產品。

為提高智慧型型渦街流量計的耐高溫及抗振動性能，我公司新近開發出了SKLU改進型渦街流量感測器，因其獨特的結構和選材使該感測器可在高溫（350℃）、強振動（≤1g）的惡劣工況下使用。

在實際套用中，往往最大流量遠低於儀表的上限值，隨著負荷的變化，最小流量又往往會低於儀表的下限值，儀表並非工作在它的最佳工作段，為了解決這一問題，通常採用在測量處縮徑提高測量處的流速，並選用較小口徑的儀表以利於儀表的測量，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。我公司研製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，其結構尺寸小，僅為工藝管內徑的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智慧型型渦街流量計採用微功耗高新技術，採用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節省了電纜和顯示儀表的採購安裝費用，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感測器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度並計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力感測器，用於氣體流量測量可直接測量出氣體介質的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量。

技術參數

智慧型型渦街流量計的技術參數參考下表：

執行標準	渦街流量計（JJG1029-2007）
儀表口徑（mm）	15、20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300
公稱壓力（Mpa）	1.6Mpa、2.5Mpa、4.0Mpa（其他可訂製）
精度等級	液體：±1%; 氣體或蒸汽：±1.5%、±1%
量程比	1:10；1:15；1:20
感測器材質	304不鏽鋼、316（L）不鏽鋼等
使用條件	介質溫度：-40℃～+250℃、-40℃～+320℃; 環境溫度：-20℃～+60℃; 相對濕度：5%～95%; 大氣壓力：86Kpa～106 Kpa
信號輸出功能	脈衝信號、4～20mA信號
通訊輸出功能	RS485通訊輸出、HART協定等
工作電源	外電源：34VDC±15%，紋波≤±5%，適用於4～20mA輸出、脈衝輸出、RS485通訊輸出等; 內電源：1組3.1V10AH鋰電池，電池電壓在2.0V～3.0V時均可正常工作
信號線接口	基本型：豪斯曼接頭或自帶三芯線纜；防爆型：內螺紋M20×1.5
防爆等級	ExiaIICT5或ExdIIBT6
防護等級	IP65或更高（可訂製）