張
渦街流量計也稱之為旋渦流量計或卡門渦街流量計 [1] 。綜合吸收發(fā)達(dá)國家*技術(shù)和總結(jié)多年研究生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行精心設(shè)計的產(chǎn)品，實現(xiàn)了產(chǎn)品智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、生產(chǎn)模具化、確保產(chǎn)品質(zhì)量的美觀性。該產(chǎn)品具有電路*、功耗微低、量程比寬、結(jié)構(gòu)簡單、阻力損失小、堅固耐用、用途廣、使用壽命長、工作穩(wěn)定、便于安裝調(diào)試等特點。 [2]
原理
在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體，則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。
渦街流量計是根據(jù)卡門渦街原理(Kármán Vortex Street)測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標(biāo)況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計。并可作為流量變送器應(yīng)用于自動化控制系統(tǒng)中。
渦街流量計是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示：
式中：
為旋渦的釋放頻率，單位為Hz；v為流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度，單位為m/s；d為旋渦發(fā)生體特征寬度，單位為m；St為斯特勞哈爾數(shù)（Strouhal number），無量綱，它的數(shù)值范圍為0.14－0.27。
St是雷諾數(shù)的函數(shù)，
。
當(dāng)雷諾數(shù)Re在
范圍內(nèi)，St值約為0.2。在測量中，要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在
，此時旋渦頻率
。
由此，通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由式
可以求出流量q，其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。
技術(shù)指標(biāo)
編輯
測量介質(zhì)： 氣體、液體、蒸汽
連接方式：法蘭卡裝式、法蘭式、插入式
口徑規(guī)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(shù)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； 蒸汽流量范圍見表3。
測量精度 1.0級 1.5級
被測介質(zhì)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(yuǎn)傳信號 4～20 mA，傳輸距離為1000m
儀表使用環(huán)境 溫度：-25℃～+55℃ 濕度：5～90% RH50℃
材質(zhì) 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(hù)等級 IP65
特點
結(jié)構(gòu)簡單而牢固，無可動部件，可靠性高，*運(yùn)行十分可靠。
安裝簡單，維護(hù)十分方便。
檢測傳感器不直接接觸被測介質(zhì)，性能穩(wěn)定，壽命長。
輸出是與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移，精度高。
測量范圍寬，量程比可達(dá)1：10。
壓力損失較小，運(yùn)行費(fèi)用低，更具節(jié)能意義。
在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi),輸出信號頻率不受流體物理性質(zhì)和組份變化的影響，儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān)，測量流體體積流量時無需補(bǔ)償，調(diào)換配件后一般無需重新標(biāo)定儀表系數(shù)。
應(yīng)用范圍廣，蒸汽、氣體、液體的流量均可測量。
檢定周期為二年。
渦街流量傳感器應(yīng)用內(nèi)徑范圍為25-300mm（滿管式）
插入式渦街流量傳感器應(yīng)用內(nèi)徑范圍為350-1200mm(插入式)。
滿管式測量液體精度為1%
插入式測量液體精度為2%
測量蒸汽和氣體精度為2.5%
被測介質(zhì)溫度為-20~150℃、-40~250℃、+100~350℃（僅管式）
輸出信號為三線制電壓脈沖，三線制4-20mA、二線制4-20mA。
功能
表體中同時集成溫壓補(bǔ)償補(bǔ)償功能，可測量流體的標(biāo)準(zhǔn)體積流量或標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量。
全智能化、數(shù)字化電路設(shè)計，可自動補(bǔ)償被測流體密度或標(biāo)況體積計算。
全新的數(shù)字濾波和修正功能使流量測量更加精準(zhǔn)可靠。
電池供電型無需外接電源既可連續(xù)工作兩年以上。
全新點陣漢字液晶顯示，使用操作更方便。
安裝
管道情況
渦街流量計的安裝要求有一定的前后直管段，常見情況如下（D為管道的直徑）：
管道情況 | 上游 | 下游 |
同心收縮管 全開閘閥 | 15D | 5D |
90℃直角彎頭 | 20D | 5D |
同平面二個90℃彎頭 | 25D | 5D |
半開閘閥 調(diào)節(jié)閥 | 50D | 5D |
不同平面二個90℃彎頭 | 40D | 5D |
帶整流管束 | 12D | 5D |
安裝條件
傳感器應(yīng)安裝在水平、垂直、傾斜(液體流向自下而上)的與其通徑相同的管道上。傳感器的上游 和下2游應(yīng)配置一定長度的直管段，其長度應(yīng)符合前直管段15～20D，后直管段5～1OD的要求。 [4]
安裝液體傳感器的附近管道內(nèi)應(yīng)充滿被測液體。
傳感器應(yīng)避免安裝在有強(qiáng)烈機(jī)械振動的管道上。
直管段的內(nèi)徑盡可能與傳感器通徑*，若不能*，應(yīng)采用比傳感器通徑略大的管道，誤差 要≤3%，并不超過5mm。
傳感器應(yīng)避免安裝在有較強(qiáng)電磁場干擾、空間小和維修不方便的場合。
安裝要求
1、合理選擇安裝場所和環(huán)境。
避開強(qiáng)電力設(shè)備，高頻設(shè)備，強(qiáng)電源開關(guān)設(shè)備；避開高溫?zé)嵩春洼椛湓吹挠绊?，避開強(qiáng)烈震動場所和強(qiáng)腐蝕 環(huán)境等，同時要考慮安裝維修方便。
2、上下游必須有足夠的直管段。
若傳感器安裝點的上游在同一平面上有二個90°彎頭，則：上游直管段≥25D，下游直管段≥5D 。
若傳感器安裝點的上游在不同平面上有二個90°彎頭，則：上游直管段≥40D，下游直管段≥5D 。
調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在傳感器的下游5D以外處，若必須安裝在傳感器的上游，傳感器上游直管段應(yīng)不小于50D，下游應(yīng)有不小于5D。
3、安裝點上下游的配管應(yīng)與傳感器同心，同軸偏差應(yīng)不小于0.5DN。
4、管道采取減振動措施。
傳感器盡量避免安裝在振動較強(qiáng)的管道上，特別是橫向振動。若不得已要安裝時，必須采取減振措施，在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置，并加防振墊。
5、在水平管道上安裝是流量傳感器較常用的安裝方式。
測量氣體流量時，若被測氣體中含有少量的液體，傳感器應(yīng)安裝在管線的較高處。
測量液體流量時，若被測液體中含有少量的氣體，傳感器應(yīng)安裝在管線的較低處。
6、傳感器在垂直管道的安裝。
測量氣體流量時，傳感器可以安裝在垂直管道上，流向不限。若被測氣體中含有少量的液體，氣體流向應(yīng)由下向上。
測量液體流量時，液體流向應(yīng)由下向上：這樣不會將液體重量額外附加在探頭上。
7、傳感器在水平管道的側(cè)裝。
無論測量何種流體，傳感器可以在水平管道上側(cè)裝，特別是測量過熱蒸汽，飽和蒸汽和低溫液體，若條件允許采用側(cè)裝，這樣流體的溫度對放大器的影響較小。
8、傳感器在水平管道的倒裝。
一般情況下不*用此安裝方法。此安裝方法不適用于測量一般氣體、過熱蒸汽?？捎糜跍y量飽和蒸汽，適用于測量高溫液體或需經(jīng)常清洗管道的情況。
9、傳感器在有保溫層管道上的安裝。
測量高溫蒸汽時，保溫層多不能超過支架高度的三分之一。
10、測壓點和測溫點的選擇。
根據(jù)測量的需要，需在傳感器附近測量壓力和溫度時，測壓點應(yīng)在傳感器下游的3-5D處，測溫點應(yīng)在傳感器下游的6-8D處。
注意事項
法蘭與直管段焊接時不能帶著傳感器焊接。
安裝時應(yīng)使傳感器的流向標(biāo)志與管道內(nèi)流體流向*。
傳感器安裝前，法蘭凹槽內(nèi)必須放好密封圈。壓力和溫度測量點的位置，取壓點在傳感器下游3～5DN處，測溫點在下游5～8DN處。
測量高溫介質(zhì)時，切勿用隔熱材料把傳感器連接桿周圍包起來。
連接傳感器的屏蔽電纜走向，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場的干擾場合。不允許與高壓電纜一起敷設(shè)，屏蔽電纜要盡量縮短，并且不得盤卷，以減少分布電感，大長度不應(yīng)超過200米。
安裝傳感器前，管道必須進(jìn)行清洗。沖掉管內(nèi)的雜質(zhì)，避免通流后堵塞傳感器。測量液體的管道必須充滿被測液體，防止氣泡的干擾。
測量氣體的管道為防止儲積液的干擾。安裝位置如圖五所示。高溫高壓下更換探頭體時，必須安全操作，做好高溫防護(hù)。降溫降壓后在安全條件下方可更換探頭。
管道安裝(3張)
規(guī)范管理
智能渦街流量計規(guī)范安裝，給使用部門在后續(xù)管理提供有力的技術(shù)保障，對施工單位提出以下幾點具體要求，通過多年的驗證效果很好。
1.智能渦街流量計帶4～20mA輸出，脈沖輸出。
2.智能渦街流量計GPRS遠(yuǎn)傳設(shè)備需帶脈沖輸入，4～20mA輸入。
3.具有電源防雷和信號防雷（4～20mA）。
4.智能渦街流量計的儀表柜要求為：柜內(nèi)帶UPS電源、配空開及插座、將GPRS通訊裝置、智能渦街流量計轉(zhuǎn)換器等集中安裝并帶鎖。
5.儀表柜的平穩(wěn)需水泥墩底座、儀表柜防護(hù)等級適用戶外、柜頂具有隔熱層防止陽光直射、柜具有防潑水功能。
6.表井內(nèi)需有一側(cè)留有足夠的直管段，便于智能渦街流量計檢測、比對和后續(xù)管理。
7.設(shè)計智能渦街流量計時前端須留有至少10倍公稱通經(jīng)（10DN）的直管段，后端須留有大于5DN的直管段，確保計量準(zhǔn)確。
8.智能渦街流量計應(yīng)嚴(yán)格按說明書安裝，安裝完畢后需測量接地，接地電阻值應(yīng)在10Ω以下。等電位連接線使用多股銅束導(dǎo)線，線纜需大于等于16mm2；儀表接地線使用多股銅束導(dǎo)線，線纜要求大于等于6mm2。接地標(biāo)準(zhǔn)詳見GB50343-2009《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》。
常見故障
渦街流量計常見故障： 一臺DN50渦街流量計，從說明書查到，其液體用流量范圍是3-50m3/h。我們在油流標(biāo)準(zhǔn)裝置上標(biāo)定的結(jié)果是10-50 m3/h符合精度要求，但10m3/h以下精度不合格，應(yīng)如何評價此臺流量計？
渦街流量汁說明書中，標(biāo)明的流量范圍是使用于特定參考介質(zhì)的流量范圍，如液體—般指常溫水。用于其他介質(zhì)時，可用流量范圍將隨介質(zhì)的粘度和密度不同而異。由于油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置采用粘度比水大，密度比水小的柴油做標(biāo)定介質(zhì)，流量計的下限流量—般都會相應(yīng)提高，使可用流量范圍變窄。所以，渦街流量計在油流量標(biāo)定裝置上標(biāo)定出現(xiàn)小流量性能變差是正常的。由此我們不難推斷，如果用液化石油氣(這種低粘度介質(zhì))標(biāo)定渦街流量汁，將會得到比水好的相反結(jié)果。
影響
輸出二線制（4~20）mA信號的與其它設(shè)備之間采用二線制傳輸，所需電源為24V±10%，輸出回路的大負(fù)載電阻為600Ω（包括電纜線的電阻）。一般情況下連接線用600VPVC絕緣電線或電纜；在易受電噪聲干擾的現(xiàn)場需使用二芯屏蔽線（RWP2×0.5mm），屏蔽層應(yīng)可靠地接在放大器盒內(nèi)的接地螺絲上。
渦街流量計的溫度對放大器的影響較小。當(dāng)用于測量高溫液體或需經(jīng)常清洗管道時，可將傳感器倒裝。在有保溫層的管道上，切勿用保溫材料將傳感器上連接放大器盒的連桿都包圍起來，多不超過連桿高度的三分之一。傳感器殼體可以用保溫材料包裹。
渦街流量計應(yīng)避免在架空非常長的管道上安裝，因為長時間使用后，由于傳感器的下垂作用非常容易造成傳感器與法蘭間的密封泄漏，若不得已要安裝時，必須在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置。安裝管道應(yīng)無強(qiáng)烈振動，否則應(yīng)有必要的減震措施。在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置，并加防震墊。
渦街流量計的小流量又往往會低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的良好工作段，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(jìn)行整流
產(chǎn)品選型
正確的選用渦街流量計是保證用好渦街流量計的前提條件，需要考慮的重要因素：通經(jīng)（DN）、安裝方式、介質(zhì)溫度、輸出信號、介質(zhì)種類。
選型表
DN（mm) | 液體 | 氣體 | 蒸汽 |
20 | 0.8-10 | 5-40 | 8-80 |
25 | 1-12 | 7.2-60 | 10-120 |
32 | 1.5-20 | 12-100 | 15-200 |
40 | 2-30 | 18-150 | 20-300 |
50 | 3-50 | 30-300 | 30-450 |
65 | 6-80 | 50-420 | 60-800 |
80 | 10-130 | 70-600 | 100-1300 |
100 | 20-200 | 120-1000 | 200-2000 |
125 | 30-300 | 180-1500 | 300-3000 |
150 | 45-450 | 240-2000 | 450-4500 |
200 | 90-900 | 480-4000 | 900-9000 |
250 | 120-1200 | 700-8000 | 1200-12000 |
300 | 180-2000 | 900-10000 | 1600-16000 |
選型要點
渦街流量計正確選型才能保證渦街流量計更好的使用。選用什么種類的渦街流量計應(yīng)根據(jù)被測流體介質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)來決定?使渦街流量計的通徑、流量范圍、襯里材料、電極材料和輸出電流等都能適應(yīng)被測流體的性質(zhì)和流量測量的要求。
1、精密功能檢查
精度等級和功能根據(jù)測量要求和使用場合選擇儀表精度等級，做到經(jīng)濟(jì)合算。比如用于貿(mào)易結(jié)算、產(chǎn)品交接和能源計量的場合，應(yīng)該選擇精度等級高些，如1.0級、0.5級，或者更高等級; 用于過程控制的場合，根據(jù)控制要求選擇不 同精度等級;有些僅僅是檢測一下過程流量，無需做精確控制和計量的場合，可以選擇精度等級稍低的，如1.5級、2.5級，甚至 4.0級，這時可以選用價格低廉的插入式渦街流量計。
2、可測量的介質(zhì)
測量介質(zhì)流速、儀表量程與口徑 測量一般的介質(zhì)時，渦街流量計的滿度 流量可以在測量介質(zhì)流速0.5—12m/s范圍內(nèi) 選用，范圍比較寬。選擇儀表規(guī)格(口徑)不一 定與工藝管道相同，應(yīng)視測量流量范圍是否 在流速范圍內(nèi)確定，即當(dāng)管道流速偏低，不能滿足流量儀表要求時或者在此流速下測量準(zhǔn) 確度不能保證時，需要縮小儀表口徑，從而提 高管內(nèi)流速，得到滿意測量結(jié)果。
3、渦街流量變送器的選擇
在飽和蒸汽測量中采用VA型壓電式渦街流量變送器，由于渦街流量計量程范圍寬，因此，在實際應(yīng)用中，一般主要考慮測量飽和蒸汽的流量不得低于渦街流量計的下限，也就是說必須滿足流體流速不得低于5m/s。根據(jù)用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器，而不能以現(xiàn)有的工藝管道口徑來選擇變送器口徑。
4、壓力補(bǔ)償壓力變送器的選擇
由于飽和蒸汽管路長，壓力波動較大，必須采用壓力補(bǔ)償，考慮到壓力、溫度及密度的對應(yīng)關(guān)系，測量中只采用壓力補(bǔ)償即可，由于管道飽和蒸汽壓力在0.3-0.7MPa范圍，壓力變送器的量程選擇1MPa即可。
5、.顯示儀表選擇
顯示儀表智能流量顯示儀，具有穩(wěn)壓補(bǔ)償、瞬時流量顯示和累積流量積算功能。
問題分析
主要存在的問題主要有：
指示*不準(zhǔn)。
始終無指示。
指示大范圍波動，無法讀數(shù)。
指示不回零。
小流量時無指示；
大流量時指示還可以，小流量時指示不準(zhǔn)；
流量變化時指示變化跟不上；
儀表K系數(shù)無法確定，多處資料均不*。
