智能涡街流量计

智能涡街流量计涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的一种具有国际先进水平的新型流量计。由于它具有其它流量计不可兼得的优点，自七十年代以来得到了迅速发展，据有关资料显示，现在日本，欧美等发达国家使用涡街流量计的比例大幅度上升，已广泛应用于各个领域。将在未来流量仪表中占主导地位，是孔板流量计最理想的替代产品。

SPLUB型涡街流量传感器适用于测量过热蒸汽、饱和蒸汽、压缩空气和一般气体、水和液体的质量流量和体积流量。

★结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期运行十分可靠。

★ 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

★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.

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。

智能涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。智能涡街流量计的特点是压力损失小,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，因此智能涡街流量计可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。智能涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃～+450℃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,是一种比较先进、理想的流量仪表。

  智能涡街流量计产品图片

在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门涡街旋涡，如右图所示，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。

  智能涡街流量计工作原理图

设旋涡的发生频率为f，被测介质平均流速为 ，旋涡发生体迎流面宽度为d，表体通径为D，即可得到以下关系式：

f=SrU1/d=SrU/md （1）

式中　U1--旋涡发生体两侧平均流速，m/s；

Sr--斯特劳哈尔数；

m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比

智能涡街流量计管道内体积流量qv为

qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)

K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)

式中 K--流量计的仪表系数，脉冲数/m3（P/m3）。

K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与旋涡发生体形状及雷诺数有关，图2所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见，在ReD=2×104～7×106范围内，Sr可视为常数，这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时，VSF的流量计算式为

(4)

图2 斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线

式中 qVn，qV--分别为标准状态下（0oC或20oC，101.325kPa）和工况下的体积流量，m3/h；

Pn，P--分别为标准状态下和工况下的绝对压力，Pa；

Tn，T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度，K；

Zn，Z--分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。

由上式可见，VSF输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量，这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度，流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的

流向一致，水平管道涡街发生体垂直安装，垂直管道要求底进上出方向；管道口径要与仪表口径一致，否则要进行缩扩径处理。注意DIN（德国标准）和ANSI（美国标准）仪表内径与国标G的不同；确保流量计两侧的管道内壁光滑，无堆焊；良好的对中；垫片不能探入管道中；智能涡街流量计的前后直管段长度要求：进口至少20D，出口至少10D，进口有多个弯头、阀门等时要求直管段更长；管道震动要求：管道不能有强烈的震动，安装时要避开电动机、水泵等振动物体，必要时在流量计旁否则加支撑或采用软管连接。

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。

SPLU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。

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

1、接上信号线、电源线

2、开启进口、出口阀门，进出口阀门开度要一致

3、打开不锈钢三阀组平衡阀，缓慢开启孔板高低压端的阀门，待流体通过流量计后关闭不锈钢三阀组平衡阀即可。

1)节流件前后的直管段必须是直的，不得有肉眼可见的弯曲。

（2)安装节流件用得直管段应该是光滑的，如不光滑，流量系数应乘以粗糙度修正稀疏。

（3)为保证流体的流动在节流件前1D出形成充分发展的紊流速度分布，而且使这种分布成均匀的轴对称形，所以

1） 直管段必须是圆的，而且对节流件前2D范围，其圆度要求其甚为严格，并且有一定的圆度指标。具体衡量方法：

（A）节流件前OD，D/2，D，2D4个垂直管截面上，以大至相等的角距离至少分别测量4个管道内径单测值，取平均值D。任意内径单测量值与平均值之差不得超过±0.3%

（B）在节流件后，在OD和2D位置用上述方法测得8个内径单测值，任意单测值与D比较，其最大偏差不得超过±2%

2） 节流件前后要求一段足够长的直管段，这段足够长的直管段和节流件前的局部阻力件形式有关和直径比β有关。

（4）节流件上游侧第一阻力件和第二阻力件之间的直管段长度可按第二阻力件的形式和β=0.7（不论实际β值是多少）取所列数值的1/2

（5）节流件上游侧为敞开空间或直径≥2D大容器时，则敞开空间或大容器与节流件之间的直管长不得小于30D（15D）。若节流件和敞开空间或大容器之间尚有其它局部阻力件时，则除在节流件与局部阻力件之间设有附合规定的最小直管段长1外，从敞开空间到节流件之间的直管段总长也不得小于30D（15D）。

　　为了使用方便，电池供电的就地显示型涡街流量计采用微功耗高新技术，采用锂电池供电可不间断运行一年以上，节省了电缆和显示仪表的采购与安装费用，可就地显示瞬时流量、累积流量等。而带温度补偿一体型涡街流量计还带有温度传感器，可以直接测量出饱和蒸汽的温度并计算出压力，从而显示饱和蒸汽的质量流量。温压补偿一体型带有温度、压力传感器，用于气体流量测量可直接测量出气体介质的温度和压力，从而显示气体的标况体积流量。

　　1、测量介质： 气体、液体、蒸气

　　2、口径规格 法兰卡装式口径选择 25,32,50,80,100

　　3、法兰连接式口径选择 100,150,200

　　4、流量测量范围 正常测量流速范围 雷诺数1.5×104～4×106;气体5～50m/s; 液体0.5～7m/s

　　正常测量流量范围 液体、气体流量测量范围见表2; 蒸气流量范围见表3

　　5、测量精度 1.0级 1.5级

　　6、被测介质温度:常温–25℃～100℃

　　7、高温–25℃～150℃ -25℃～250℃

　　8、输出信号 脉冲电压输出信号 高电平8～10V 低电平0.7～1.3V

　　9、脉冲占空比约50%,传输距离为100m

　　10、脉冲电流远传信号 4～20 mA,传输距离为1000m

　　11、仪表使用环境 温度:-25℃～+55℃ 湿度:5～90% RH50℃

　　12、材质 不锈钢, 铝合金

　　13、电源 DC24V或锂电池3.6V

　　14、防爆等级 本安型iaIIbT3-T6

　　15、防护等级 IP65

常见故障排除

                                                     表5.1