渦街流量計應用

HQLU系列渦街流量計主要用于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,量程范圍大,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。渦街流量計采用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內工作。有模擬標準信號,也有數字脈沖信號輸出,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。

渦街流量計原理
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，即可得到以下關系式：

　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--流量計的儀表系數，脈沖數/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系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內，Sr可視為常數，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

　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 (4)

圖2 斯特勞哈爾數與雷諾數關系曲線

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系數。
　　 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，即儀表系數在一定雷諾數范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溫及抗振動性能，我公司新近開發出了SDLU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溫（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采用微功耗高新技術，采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的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量。
◆測量介質： 氣體、液體、蒸氣
◆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
◆流量測量范圍 正常測量流速范圍 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
◆儀表使用環境 溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃
◆材質 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

 

渦街流量計安裝對直管段的要求：

正確地選擇安裝點和正確安裝流量計都是非常重要的環節，若安裝環節失誤輕者影響測量精度，重者會影響流量計的使用壽命，甚至會損壞流量計。

渦街流量計安裝對直管段的要求是非常重要的。它的詳細要求如下：

流量計對安裝點上的上下游直管段一定的要求，否則會影響測量精度。

若流量計安裝點上的上游有漸縮管，流量計上游應有不小于15D(D為管道直徑)的等徑直管段，下游應有不小于5D的等徑直管段。

若流量計安裝點上的上游有漸擴管，流量計上游應有不小于18D(D為管道直徑)的等徑直管段，下游應有不小于5D的等徑直管段

若流量計安裝點上游有90°彎頭或下行接頭，流量計上游應有不小于20D的等徑直管段，下游應有不小于5D的等徑直管段。

若流量計安裝點上游在同一平面上有90°彎頭，流量計上游應有不小于25D的等徑直管段，下游應有不小于5D的等徑直管段。

流量調節閥或壓力調節閥盡量安裝在流量計下游5D以遠處，若必須安裝在流量計的上游，流量計上游應有不小于25D的等徑直管段，下游應有不小于5D的等徑直管段。

流量計上游若有活塞式或柱塞式泵，活塞式或羅茨式風機、壓縮機，流量計上游應有不小于25D的等徑直管段，下游應有不小于5D的等徑直管段。

特別注意：渦街流量計安裝點的上游較近處若裝有閥門，不斷地開關閥門，對流量計的 使用壽命影響極大，非常容易對流量計造成永久性損壞。流量計盡量避免在架空的非常長的管道上安裝，這樣時間一長后，由于流量計的下垂非常容易造成流量計于法蘭的密封泄露，若不得已安裝時，必須在流量計的上下游2D處分別設置管道緊固裝置。