智能渦街流量計

智能渦街流量計型號為:SYLU,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。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。渦街流量計採用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作温度範圍內工作。

渦街流量計是基於卡門渦街原理而研製成功的一種具有國際先進水平的新型流量計。由於它具有其它流量計不可兼得的優點，自七十年代以來得到了迅速發展，據有關資料顯示已廣泛應用於各個領域。將在未來流量儀表中占主導地位，是孔板流量計最理想的替代產品。

渦街流量傳感器適用於測量過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體、水和液體的質量流量和體積流量。

智能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。智能渦街流量計的特點是壓力損失小,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、温度、粘度等參數的影響。無可動機械零件，因此智能渦街流量計可靠性高,維護量小。儀表參數能長期穩定。智能渦街流量計採用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+450℃的工作温度範圍內工作。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、理想的流量儀表。

在流體中設置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温度，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。

渦街流量計可在很寬的流量範圍內精確測量氣體、液體和蒸汽的流量而不受流體物理性質的影響。

不受温度、壓力的影響，同時不易堵，不易卡，不易結垢，耐高温，高壓，

安全防爆，適用於惡劣環境

無可動部件、無孔洞縫隙設計，產品無磨損、耐髒污，無須機械維修，使用壽命長

採用微功耗高新技術,電池供電的現場顯示型流量計,可不斷電運行兩年以上;

温壓補償一體化設計;

電流輸出均為電隔離型,具有良好的共模干擾抑制能力;

同時顯示流量值與累計流量值,不必輪流切換。

採用抗振動探頭，有效消除外界振動影響。

電路採用表面貼裝工藝，結構緊湊，可靠性高。

採用分體式信號轉換器，電纜最長10米。

量程比寬達20：1

儀表整體結構設計合理，動態測量範圍寬，壓力損失小

表體採用不鏽鋼材質，可適用於腐蝕性介質的測量；

現場液晶顯示，脈衝、4～20mA輸出或485通迅，可與工業自動化系統連接；

旋渦發生體是檢測器的主要部件，它與儀表的流量特性（儀表係數、線性度、範圍度等）和阻力特性（壓力損失）密切相關，對它的要求如下。

（1）能控制旋渦在旋渦發生體軸線方向上同步分離；

（2）在較寬的雷諾數範圍內，有穩定的旋渦分離點，保持恆定的斯特勞哈爾數；

（3）能產生強烈的渦街，信號的信噪比高；

（4）形狀和結構簡單，便於加工和幾何參數標準化，以及各種檢測元件的安裝和組合；

（5）材質應滿足流體性質的要求，耐腐蝕，耐磨蝕，耐温度變化；

（6）固有頻率在渦街信號的頻帶外。

已經開發出形狀繁多的旋渦發生體，它可分為單旋渦發生體和多旋渦發生體兩類，如圖4所示。單旋渦發生體的基本形有圓柱、矩形柱和三角柱，其他形狀皆為這些基本形的變形。三角柱形旋渦發生體是應用最廣泛的一種，如圖5所示。圖中D為儀表口徑。為提高渦街強度和穩定性，可採用多旋渦發生體，不過它的應用並不普遍。

◆測量介質： 氣體、液體、蒸氣

◆ 連接方式：法蘭卡裝式、法蘭式、插入式

◆口徑規格 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

◆測量精度 1.0級 1.5級 2.5級

◆被測介質温度:常温–25℃～100℃

◆高温–25℃～150℃ -25℃～250℃

◆輸出信號 脈衝電壓輸出信號 高電平8～10V 低電平0.7～1.3V

◆脈衝佔空比約50%,傳輸距離為100m

◆脈衝電流遠傳信號 4～20 mA,傳輸距離為1000m

◆儀表使用環境 温度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃

◆材質 不鏽鋼, 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

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，無需温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，配備温度、壓力傳感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。

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

在實際應用中，往往最大流量遠低於儀表的上限值，隨着負荷的變化，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佈多重作用，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。温度補償一體型渦街流量計還帶有温度傳感器，可以直接測量出飽和蒸汽的温度並計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質量流量。温壓補償一體型帶有温度、壓力傳感器，用於氣體流量測量可直接測量出氣體介質的温度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量。

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

智能渦街流量計的最大優點是抗振性能特別好，無零點漂移，可靠性高。

通過長時間對渦街流量計進行的大量波形分析和頻譜分析，設計出最佳的探頭形狀、壁厚，高度、探頭桿直徑及與之相配套的壓電晶體，採用先進的數控車牀進行加工，確保加工的同軸度和光潔度等技術參數，配合特殊的工藝處理，從而最大限度的克服渦街流量計存在的固有自振盪頻率對信號的影響這個通病。　 ②智能渦街流量計的傳感器的通用性很強，從而使傳感器具有良好的互換性採用先進數控設備加工傳感器的表體和旋渦發生體等，確保加工精度，從而使零部件（特別是旋渦發生體）的通用性強，從而真正做到不會因零部件的更換而影響傳感器的重複性和精度；能產生強大而穩定的渦街信號。

③結構簡單牢固，無可動部件，可靠性高，使用維護方便。

④檢測元件不與介質接觸，性能穩定，使用壽命長 傳感器採用檢測探頭與旋渦發生體分開安裝，而且耐高温的壓電晶體密封在檢測探頭內，不與被測介質接觸，所以渦街流量計具有結構簡單、通用性好和穩定性高的特點。

⑤輸出與流量成正比的脈衝信號或模擬信號，無零點漂移，精度高，方便與計算機聯網

⑥測量範圍寬，量程比可達1：10

⑦渦街流量計測量體積流量時不需補償，渦街輸出的信號實際上是與流速成線性關係的，也就是與體積流量成正比。壓力和温度補償的目的是為了得到流體的密度，乘以體積流量就得到質量流量，若測量氣體的體積流量就不需要補償了。

⑧壓力損失小。

用口徑DN50的渦街流量計測量可燃氣體的流量，若管道內的最大流量Qmax =200m3/h時，傳感器的壓力損失是：△P =1.08×10-6 ρv2（kPa）= 0.605 KPa

⑨在一定的雷諾數範圍內，流量特性不受流體壓力、温度、黏度、密度、成分的影響，僅是與旋渦發生體的形狀和尺寸有關。

⑩應用範圍廣，蒸汽、氣體、液體流量均可測量。

●測量流體：飽和蒸汽、過熱蒸汽、氣體、液體（避免多相流）

●測量準確度及重複性：

●測量範圍

●額定壓力：1.6MPa、2.5MPa、6.3MPa

●流體温度：-40℃～250℃（普通型），100℃～350℃（普通型）

●結構類型：一體型渦街流量計

●結構材質

●工作電源

●輸出信號：脈衝輸出、4～20mA 電流輸出，RS485通訊等三種輸出可供選擇

●電氣接口：M20*1.5

●防護等級：IP65

●表體處理：傳感器表體採用不鏽鋼噴砂，放大器外殼採用噴塑。

●環境温度：-35℃～60℃（無LCD）、-5℃～60℃（帶LCD）

●相對濕度：5%～95℃

（1）渦街流量計儘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採用減振裝置，減少管道受振動的影響。

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

（3）安裝示意圖

儘量減少管道內汽錘對渦街發生體的衝擊。振動較大而又無法消除時，不宜採用渦街流量計。

1、接上信號線、電源線

2、開啓進口、出口閥門，進出口閥門開度要一致

3、打開不鏽鋼三閥組平衡閥，緩慢開啓孔板高低壓端的閥門，待流體通過流量計後關閉不鏽鋼三閥組平衡閥即可。

安裝管道條件：

（1）節流件前後的直管段必須是直的，不得有肉眼可見的彎曲。

（2）安裝節流件用得直管段應該是光滑的，如不光滑，流量係數應乘以粗糙度修正稀疏。

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

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

（A）節流件前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個管道內徑單測值，取平均值D。任意內徑單測量值與平均值之差不得超過±0.3%

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

（2） 節流件前後要求一段足夠長的直管段，這段足夠長的直管段和節流件前的局部阻力件形式有關和直徑比β有關。

（4）節流件上游側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）取所列數值的1/2

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

▲節流裝置結構易於複製，簡單、牢固，性能穩定可靠，使用期限長，價格低廉。

▲孔板計算採用國際標準與加工

▲應用範圍廣，全部單相流皆可測量，部分混相流亦可應用。

▲標準型節流裝置無須實流校準，即可投用。

▲一體型孔板安裝更簡單，無須引壓管，可直接接差壓變送器和壓力變送器。

智能型特點

▲採用進口單晶硅智能差壓傳感器

▲高精度，完善的自診斷功能

▲智能孔板流量計其量程可自編程調整。

▲可同時顯示累計流量、瞬時流量、壓力、温度。

▲具有在線、動態全補償功能外，還具有自診斷、自行設定量程。

▲配有多種通訊接口

▲穩定性高

▲量程範圍寬、大於10：1

智能型技術指標

▲高精度：±0.075%

▲高穩定性：優於0.1%FS/年

▲高靜壓：40MPa

▲連續工作5年不需調校

▲可忽略温度、靜壓影響

▲抗高過壓

渦街流量計在沼氣管道中的應用

沼氣管道中使用渦街流量計時候一般我們選擇法蘭卡裝式和法蘭式兩種結構，因為沼氣管道流量較小，都要通過縮徑的方式才能保證測量中的準確性。選型時首選要選瞭解一下沼氣最小流量，常用流量和最大流量。大多數沼氣測量場所沒有電源，我們可以選擇電池供電的渦街流量計。如果用户需要將表的顯示引到室內，可以採用一體式渦街流量計，通過電纜線將輸出信號引到裝在室內的流量積算儀上，渦街流量計可以顯示沼氣瞬時流量和累積流量。

渦街流量計在測量沼氣安裝流量計的時候，安裝點的上游較近處若裝有閥門，不斷地開關閥門，對傳感器的使用壽命影響極大，非常容易對傳感器造成永久性損壞、傳感器儘量避免在架空的非常長的管道上安裝，這樣時間一長後，由於傳感器的下垂非常容易造成傳感器與法蘭間的密封泄露，若不得已要安裝時，必須在傳感器的上下游2D處分別設置管道緊固裝置。

為了確保渦街流量計完整的功能，入口處的流型應不受干擾。上游直管段部分的長度應為流量計口徑(D)的大約15倍，下游直管段部分的長度應為流量計口徑(D)的大約5倍。在流體中設置非流線型漩渦發聲體，則從漩渦發生兩側交替地產生兩列有規則的漩渦，這種漩渦稱為卡曼渦街。在一定的流量範圍內漩渦分離頻率正比於管道內的平均流速，經漩渦發生體中裝入電容探頭或壓電探頭(探測器)及配置相應電路，即構成了電容檢測式渦街流量計或壓電檢測式渦街流量傳感器。