涡街流量计与质量流量计

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一、工作原理
在蒸汽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，这种旋涡称为卡门旋涡，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。
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=SUR1/d=SrU/md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
管道内体积流量qv为
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1
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。
(涡街流量计 与质量流量计)

普通型IP65潜水型IP68
温度-20℃～55℃，相对湿度5%～90%，大气压力86～106kPa
气体、液体、蒸汽
三线制脉冲输出型：≤300m，两线制标准电流输出型(4～20mA)：负载电阻≤750ω
◆测量介质：气体、液体、蒸气
◆口径规格法兰卡装式口径选择25,32,50,80,100
◆法兰连接式口径选择100,150,200
◆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
◆测量精度1.0级1.5级
◆被测介质温度:常温–25℃～100℃
◆高温–25℃～150℃-25℃～250℃
(涡街流量计 与质量流量计)

摘要 当前，流量计量在贸易结算、过程控制、环境保护、能源计量等国民经济各 个方面起着越来越重要的作用。而涡街流量计和涡轮流量计是最常见的速度式流 量计，从世界范围内讲，它们的使用量在新型流量仪表中也是比较大的。现在国 内的流量计生产厂家大多使用负压法音速文丘里喷嘴检定装置进行常压下检定。 在常压下检定后在高压力下使用，在低密度下检定后在高密度下使用，流量计仪 表特性都有可能改变。 为了研究压力的改变会对涡街流量计和涡轮流量计的仪表系数产生多大的 影响，在天津大学过程检测和控制实验室的临界流喷嘴气体流量标准装置上对这 两种流量计进行了大量的实验。 kPa至500 在流体压力自230kPa变化的情况下，对一台气体涡街流量计和 一台气体涡轮流量计分别进行了多次检定。分析了流体压力变化对流量计仪表系 数等特性产生的影响。对相同压力下流量变化对流量计仪表系数产生的影响和同 一流量不同压力变化产生的影响进行了比较。 kPa～500 实验结果表明，在流体工作压力230kPa范围内，涡街流量计和涡 轮流量计的仪表系数几乎不受流体压力变化的影响，也就表明流体密度的变化几 乎不会影响涡街流量计和涡轮流量计的性能，这与理论是一致的。随着压力升高， 涡街流量计的测量下限降低。而且，在实际工作状况下，流量变化对流量计仪表 系数的影响大于流体压力变化对仪表系数的影响。 关键词：涡街流量计，涡轮流量计，仪表系数，流体压力 ABSTRACT Atflowmeasurementanrole present，theplaysincreasinglyimportant intradecontrol，environmentalprotection，energy settlement，process othervariousofthenational metering，andaspectseconomy．Vortex themostcommon flowmeterandturbineflowmeterarespeed—flowmeter．As newofthemis developedflowmeter，theapplicationrelativelylarge theworld．ThevacuumsonicVenturinozzletestisused aroundfacility forflowmetercalibrateundernormaldomestiCflowmeter pressureby fortheflowmetercharacteristicto manufactories．Itispossiblechange。 ifthemeterisusedunderafternormalcal highpressurepressureibration， orafterlowcalibration． highdensitydensity Inordertoontheeffectoftheonthemeter
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春节前几天，公司都忙着发货结账准备放假了，常州化工厂要订购2台DN200的涡街流量计，而且要当天发货。销售经理询问现场工况时，对方采购经理说自己都选好了，确定用这个产品，只管抓紧时间生产出来立即安排汽车托运过去就好（快递公司都放假不收件了）。由于是老客户，又时间紧迫，销售经理只好立即安排订单到车间。因为金湖到常州有直达汽车，第二天中午客户顺利收到货物。
可是今天早晨，刚上班不久，客户那边来电话说2台流量计年前装好了，今天试用发现有点问题，流量数据跳动不停。技术询问之后发现以下问题：
1.直管段不足。常规流量计安装点的直管段要求大多是前10后5，也就是安装点前端需要10倍管径的直管距离，后端需要5倍的直管距离。如果有弯头、阀门、水泵等干扰源，则应该满足前20后10才比较理想。然而用户现场的前后直管段总共只有1.2米，严重不足，而且前端还有弯头。这样的现场前端直管段应该要有5米才好，加上后直管段1~2米，总共要有6米左右的直管段才好。
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输出脉冲频率信号，适于总量计量及与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强；
可获得很高的频率信号（3~4kHz），信号分辨力强；
范围度宽，中大口径可达1:20，小口径为1:10；
结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大；
适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表；
专用型传感器类型多，可根据用户特殊需要设计为各类专用型传感器，例如低温型、双向型、井下型、混砂专用型等；可制成插入型，适用于大口径测量，压力损失小，价格低，可不断流取出，安装维护方便。
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欢迎各位领导及专家批评指导 注：仅限热工仪表技术交流 1 涡街流量计 2 涡街流量计工作示意图 3 涡街流量计工作原理 基于冯卡门效应 1、流体交替地在旋涡发生体两侧分离 2、产生旋涡后在旋涡发生体后端形成了一个交替的压力差 3、在一定流速范围内，交替的旋涡频率和流体的流速成线性关系 4 流量修正公式 根据卡门涡街原理，旋涡频率f与管内平均流速u有如下关系： 式中：u1——旋涡发生体两侧平均流速（m/s）；d——旋涡发生体特征宽度；St——斯特劳哈尔数；m——旋涡发生体两侧弓形面积和管道内横截面积之比 瞬时体积流量与涡街频率的关系为： 我们可以看出，在St为常数时，仪表系数k仅与旋涡发生体的几何参数有关， 而与流体物性和组分无关。因此，涡街流量计既可以测量液体，也可以测量气体。 5 斯特劳哈尔数与雷诺数的关系 St是雷诺数Re的函数F(Re)，当雷诺数Re在10^2~10^5范围内，St值约为0.2，此时漩涡频率f=0.2*v/d 6 应用现场 海事 制药 水及污水处理 食品及饮料 化工 石化 钢铁 造纸 制药 海事 油气 7 第三部分 8 技术特点 漩涡的体积流量与漩涡的速度和流体特性无关 线性频率输出 可测量液体，气体和蒸汽 低压损 安装成本低 测量范围广 无任何可动部件 对脏的介质不敏感 抗击热冲击和水锤 9 优先考虑的场合及注意事项 1、干净的气体或液体 2、介质粘度小于10cP 3、雷诺数较高的场合 4、蒸汽测流的首选 5、是测量压缩空气、天然气、空气、混合气体的理想选则 6、是测量非导电性液体的理想选择 注意： 1、连续测量的流量测量大于最小流量 2、不能测量脉动流 3、需要考虑前后直管段 4、只能测量单向 5、不适合低雷诺数场合 6、不适合强震动场合 10 缩径的涡街流量计 1、解决70%的涡街测量问题 2、相同的法兰间距，更换方便 3、节省至少40%的工程费用，并提高操作的安全性 4、同样的测量精度和更短的直管段要求 5、口径范围：DN15-DN250 11 第四部 12 安装注意 与无流量干扰的常规入口的距离>20DN 到调节阀的距离>50DN 到管径缩小处的距离>20D 到单弯头（90°）的距离>20DN 到双弯头（2x90°）的距离>30DN 到三维双弯头（2x90°）的距离>40DN 13 安装注意 液体的测量 蒸汽和气体的测量 14 故障排除 故障现象 原因分析 解决方法 无正常流量显示 1.是否有震动？ 2.是否是50Hz工频干扰? 3.转换放大器的输出方式是否搞错? 4.接线是否正确? 5.放大器是否损坏? 6.附近是否有大功率用电设备?7.接线腔是否进水? 1.外部机械消振措施或调整增益参数消除振动 2.外壳接地或调整参数消除 3.打开转换放大器前盖检查信号输出类型 4.现场检查核对 5.将放大器卸下,用电流表串入检查6.现场检查核对 7.检查正,负接线端子之间是否有水，保持干燥 15 故障排除 故障现象 原因分析 解决方法 有流量无信号 1.接线是否正确？ 2.电源的纹波系数是否太大? 3.转换放大器是否损坏? 4.发生体是否损坏? 5.实际工艺流量是否太小? 6.发生体与壳体之间的间隙是否被细微颗粒卡住? 1.现场检查 2.一个滤波电解电容试验. 3.人体感应判断 4.电容法判断 5.现场敲击 6.综合判断停机再次开机现象 16 故障排除 故障现象 原因分析 解决方法 流量指示 不稳定 1.安装时密封垫片是否同心? 2.工艺管道是否符合要求? 3.选型是否有误？ 4.是否存在液气、液固或气固两相流？ 5.调节控制系统是否产生系统振荡? 6.发生体与壳之间的间隙中是否有细微固体颗粒或残夜结垢? 7.发生体上是否缠绕有纤维物? 8.转换放大器的输入通道是否损坏一路? 9.发生体的压电晶片是否损坏一片? 10.参数设置是否有误? 1.若否，重新安装 2.直管必须保证.特别是气体时 3.工艺条件允许,加大流量,如果流量稳定了,则更换通径小一档的流量计. 4.只能测单相流. 5.重新审定PID算法或采取其他有效措施. 6.检查处理 7.检查处理 8.对比解决 9.综合判断 10.核对跟工矿相关的参数 17 故障排除 故障现象 原因分析 解决方法 测量误差大 1.所有显示不稳定的情况均是造成误差大的因素 2.气体计量不带温压补偿,不讨论精度.? 3.未用流量计之前的经验数据值是否真实可靠? 4.参数设置是否有误? 5.配套的二次仪表参数设置是否正确?
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（2）增设管道固定支架，限制管道振幅。
在流量计下游，紧靠流量计处加装一个固定支架，可以减小管道振幅，某些情况下，还可以同时提高管系的谐振频率（利于仪表电路发挥降噪功能），达到降低振动噪声目的。
（3）调整仪表电路的设定状态，力求排除振动噪声的影响。
为什么用于计量目的时，应该采用涡街流量传感器而不应采用变送器？
傻瓜涡街流量计的设计方案赋予它很好的抗脏污能力。由于探头外置，简化了旋涡发生体的结构。仪表通流部分没有孔洞，不存在对杂质敏感的间隙，不会由于介质结垢，结晶或介质中杂质沉积而影响仪表正常工作。由于仪表探头是力敏元件，即使探头上有介质结垢或杂质沉积不会影响探头的功能。
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