智能涡街流量计百科

　　智能涡街流量计百科

　　涡街流量计是根据卡门（Karman）涡街原理研究生产的，主要用于工业管道介质流体的流量测量，如气体、液体、蒸汽等多种介质。其特点是压力损失小，量程范围大，精度高，在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件，因此可靠性高，维护量小。仪表参数能*稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器，可靠性高，可在-20℃——+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号，也有数字脉冲信号输出，容易与计算机等数字系统配套使用，是一种比较*、理想的测量仪器。

　　智能涡街流量计特点

　　★结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，*运行十分可靠。

　　★安装简单，维护十分方便。

　　★检测传感器不直接接触被测介质，性能稳定，寿命长。

　　★输出是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，精度高。

　　★测量范围宽，量程比可达1∶10。

　　★压力损失较小，运行费用低，更具节能意义。

　　★在一定的雷诺数范围内，输出信号频率不受流体物理性质和组分变化的影响，仪表系数仅与漩涡发生体的形状和尺寸有关，测量流体体积流量时无需补偿，调换配件后一般无需重新标定仪表系数。

　　★应用范围广，蒸汽、气体、液体的流量均可测量。

　　智能涡街流量计工作原理

　　在测量管中垂直插入一个柱状物时，流体通过柱状物两侧就交替地产生有规则的旋涡(如下图所示)，这种旋涡列被称为卡门涡街。卡门涡街的释放频率与流体的流动速度及柱状物的宽度有关，可用下式表示: f=St·v/d

　　式中: f-卡门涡街的释放频率

　　St-系数(称为斯特罗哈数)

　　v-流速

　　d-柱状物的宽度

　　卡门涡街释放频率f和流速v成正比，因此通过测量卡门涡街释放频率就可算出瞬时流量。

　　斯特罗哈数是涡街流量计的重要系数。在曲线的St≈0.17的平直部分，旋涡的释放频率与流速成正比，所以检出频率f就可求得流速v，由v求出体积流量。

　　HWLU系列涡街流量传感器的旋涡释放频率是由旋涡交替地作用于检测传感器(探头)上的应力通过在它内部的压电元件来检出的。

　　智能涡街流量计电路构成

　　电荷转换器

　　从压电元件输出的交变电荷经电荷转换成与电荷量成比例的电压。

　　交流放大器、低通滤波器

　　在这里进行信号放大和消除噪声。电荷转换器的输出波形，当测量流体在低流速时，管道振动等的高频噪声形成迭加波形
 

　　安装

　　传感器可安装在室内，也可安装在室外。环境条件要符合要求。

　　传感器应安装在水平、垂直或倾斜（流体的流向自下而上）的与其公称通径相应的管道上。

　　传感器应避免安装在有机械振动的管道上。当振动不可避免时，应考虑在距传感器前后约2DN处的直管段上加固定支撑架。

　　传感器应避免安装在有较强电磁场干扰、有热辐射、有腐蚀性气体、空间小和维修不方便的场所。

　　被测介质含有较多杂质时，应在传感器上游直管段要求的长度以外加装过滤器。

　　传感器的上、下游应配置一定长度的直管段，直管段的内壁应清洁、光滑，无明显凸凹、积垢和起皮等现象。其长度应符合图二的要求。安装液体传感器的附近管道内，应充满被测液体。

　　直管段内径尽可能与传感器通径一致，若不能一致，应采用比传感器通径略大的管径，误差要≤3%并不超过5mm。

　　安装要求及注意事项

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　　安装要求

　　1、合理选择安装场所和环境。

　　避开强电力设备，高频设备，强电源开关设备；避开高温热源和辐射源的影响，避开强烈震动场所和强腐蚀 环境等，同时要考虑安装维修方便。

　　2、上下游必须有足够的直管段。

　　若传感器安装点的上游在同一平面上有二个90°弯头，则：上游直管段≥25D，下游直管段≥5D 。

　　若传感器安装点的上游在不同平面上有二个90°弯头，则：上游直管段≥40D，下游直管段≥5D 。

　　调节阀应安装在传感器的下游5D以外处，若必须安装在传感器的上游，传感器上游直管段应不小于50D，下游应有不小于5D。

　　3、安装点上下游的配管应与传感器同心，同轴偏差应不小于0.5DN。

　　4、管道采取减振动措施。

　　传感器尽量避免安装在振动较强的管道上，特别是横向振动。若不得已要安装时，必须采取减振措施，在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置，并加防振垫。

　　5、在水平管道上安装是流量传感器zui常用的安装方式。

　　测量气体流量时，若被测气体中含有少量的液体，传感器应安装在管线的较高处。

　　测量液体流量时，若被测液体中含有少量的气体，传感器应安装在管线的较低处。

　　6、传感器在垂直管道的安装。

　　测量气体流量时，传感器可以安装在垂直管道上，流向不限。若被测气体中含有少量的液体，气体流向应由下向上。

　　测量液体流量时，液体流向应由下向上：这样不会将液体重量额外附加在探头上。

　　7、传感器在水平管道的侧装。

　　无论测量何种流体，传感器可以在水平管道上侧装，特别是测量过热蒸汽，饱和蒸汽和低温液体，若条件允许采用侧装，这样流体的温度对放大器的影响较小。

　　8、传感器在水平管道的倒装。

　　一般情况下不*用此安装方法。此安装方法不适用于测量一般气体、过热蒸汽。可用于测量饱和蒸汽，适用于测量高温液体或需经常清洗管道的情况。

　　9、传感器在有保温层管道上的安装。

　　测量高温蒸汽时，保温层zui多不能超过支架高度的三分之一。

　　10、测压点和测温点的选择。

　　根据测量的需要，需在传感器附近测量压力和温度时，测压点应在传感器下游的3-5D处，测温点应在传感器下游的6-8D处。

　　注意事项

　　1.  法兰与直管段焊接时不能带着传感器焊接。

　　2.  安装时应使传感器的流向标志与管道内流体流向一致。

　　3.  传感器安装前，法兰凹槽内必须放好密封圈。压力和温度测量点的位置，取压点在传感器下游3——5DN处，测温点在下游5——8DN处。

　　4.  测量高温介质时，切勿用隔热材料把传感器连接杆周围包起来。

　　5.  连接传感器的屏蔽电缆走向，应尽可能远离强电磁场的干扰场合。不允许与高压电缆一起敷设，屏蔽电缆要尽量缩短，并且不得盘卷，以减少分布电感，zui大长度不应超过200米。

　　6.  安装传感器前，管道必须进行清洗。冲掉管内的杂质，避免通流后堵塞传感器。测量液体的管道必须充满被测液体，防止气泡的干扰。

　　测量气体的管道为防止储积液的干扰。安装位置如图五所示。高温高压下更换探头体时，必须安全操作，做好高温防护。降温降压后在安全条件下方可更换探头。

　　常见故障

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　　涡街流量计常见故障： 一台DN50涡街流量计，从说明书查到，其液体用流量范围是3-50m3/h。我们在油流标准装置上标定的结果是10-50 m3/h符合精度要求，但10m3/h以下精度不合格，应如何评价此台流量计？

　　涡街流量汁说明书中，标明的流量范围是使用于特定参考介质的流量范围，如液体—般指常温水。用于其他介质时，可用流量范围将随介质的粘度和密度不同而异。由于油流量标准装置采用粘度比水大，密度比水小的柴油做标定介质，流量计的下限流量—般都会相应提高，使可用流量范围变窄。所以，涡街流量计在油流量标定装置上标定出现小流量性能变差是正常的。由此我们不难推断，如果用液化石油气(这种低粘度介质)标定涡街流量汁，将会得到比水好的相反结果。

　　影响

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　　输出二线制（4——20）mA信号的与其它设备之间采用二线制传输，所需电源为24V±10%，输出回路的zui大负载电阻为600Ω（包括电缆线的电阻）。一般情况下连接线用600VPVC绝缘电线或电缆；在易受电噪声干扰的现场需使用二芯屏蔽线（RWP2×0.5mm），屏蔽层应可靠地接在放大器盒内的接地螺丝上。

　　涡街流量计的温度对放大器的影响较小。当用于测量高温液体或需经常清洗管道时，可将传感器倒装。在有保温层的管道上，切勿用保温材料将传感器上连接放大器盒的连杆都包围起来，zui多不超过连杆高度的三分之一。传感器壳体可以用保温材料包裹。

　　涡街流量计应避免在架空非常长的管道上安装，因为长时间使用后，由于传感器的下垂作用非常容易造成传感器与法兰间的密封泄漏，若不得已要安装时，必须在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置。安装管道应无强烈振动，否则应有必要的减震措施。在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置，并加防震垫。

　　涡街流量计的zui小流量又往往会低于仪表的下限值，仪表并非工作在它的 工作段，为了解决这一问题，通常采用在测量处缩径提高测量处的流速，并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量，但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流。

　　应用

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　　选型要点

　　涡街流量计正确选型才能保证涡街流量计更好的使用。选用什么种类的涡街流量计应根据被测流体介质的物理性质和化学性质来决定?使涡街流量计的通径、流量范围、衬里材料、电极材料和输出电流等?都能适应被测流体的性质和流量测量的要求。

　　1、精密功能检查

　　精度等级和功能根据测量要求和使用场合选择仪表精度等级，做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合，应该选择精度等级高些，如1.0级、0.5级，或者更高等级; 用于过程控制的场合，根据控制要求选择不 同精度等级;有些仅仅是检测一下过程流量，无需做控制和计量的场合，可以选择精度等级稍低的，如1.5级、2.5级，甚至 4.0级，这时可以选用价格低廉的插入式涡街流量计。

　　2、可测量的介质

　　测量介质流速、仪表量程与口径 测量一般的介质时，涡街流量计的满度 流量可以在测量介质流速0.5—12m/s范围内 选用，范围比较宽。选择仪表规格(口径)不一 定与工艺管道相同，应视测量流量范围是否 在流速范围内确定，即当管道流速偏低，不能满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准 确度不能保证时，需要缩小仪表口径，从而提 高管内流速，得到满意测量结果。

　　3、涡街流量变送器的选择

　　在饱和蒸汽测量中采用VA型压电式涡街流量变送器，由于涡街流量计量程范围宽，因此，在实际应用中，一般主要考虑测量饱和蒸汽的流量不得低于涡街流量计的下限，也就是说必须满足流体流速不得低于5m/s。根据用汽量的大小选用不同口径的涡街流量变送器，而不能以现有的工艺管道口径来选择变送器口径。

　　4、压力补偿压力变送器的选择

　　由于饱和蒸汽管路长，压力波动较大，必须采用压力补偿，考虑到压力、温度及密度的对应关系，测量中只采用压力补偿即可，由于管道饱和蒸汽压力在0.3-0.7MPa范围，压力变送器的量程选择1MPa即可。

　　5、.显示仪表选择

　　显示仪表智能流量显示仪，具有稳压补偿、瞬时流量显示和累积流量积算功能。

　　设定

　　（1）仪表系数的设定，设定的仪表 系数K可用下式表示：

　　K= 1000/K0

　　式中：K0为涡街发生体在出厂时标定的仪表常数，L/脉冲；k的单位为脉冲数/m3。

　　（2）压力补偿压力变送器的量程设定。

　　（3）压力、流量报警上限设定。

　　3、涡街流量计的安装

　　（1）涡街流量计尽量安装在远离振动源和电磁干扰较强的地方，振动存在的地方必须采用减振装置，减少管道受振动的影响。

　　（2）直管段的配置，前后直管段要满足涡街流量计的要求，所配管道内径也必须和涡街流量变送器内径一致。

　　4、涡街流量计使用注意事项

　　尽量减少管道内汽锤对涡街发生体的冲击。振动较大而又无法消除时，不宜采用涡街流量计

　　现场需求

　　1.  低维护量-市场上大多数的涡街流量计是采用取压孔或插入式检测元件感应漩涡，一旦介质中杂质嵌入取压孔或感应元件与表体间的缝隙，则造成信号变弱或不稳定。良好的设计应该是没有容易堵塞的部分，从而降低维护量。

　　2.  感应元件在线更换-某些厂家的感应元件与涡街发生体合二为一，看似简单的设计却给实际使用带来不便。因为一旦感应部分失效，则需要将管道内介质排空泄压后更换部件，影响生产。完善的设计应该是将二者分开，这样就可以单独更换感应部分，而无需将介质排空。

　　3.  涡街流量计容易受到振动的干扰，设计精良的涡街流量计可以通过硬件和数字信号处理将干扰排除，从而得到稳定的信号。