金湖中原儀表有限公司   ：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(mén)旋渦，如右圖所示，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列。

　　渦街流量計(jì)是由設(shè)計(jì)在流場(chǎng)中的旋渦發(fā)生體、檢測(cè)探頭及相應(yīng)的電子線路等組成。當(dāng)流體流經(jīng)旋渦發(fā)生體時(shí)，它的兩側(cè)就形成了交替變化的兩排旋渦，這種旋渦被稱為卡門(mén)渦街。斯特羅哈爾在卡門(mén)渦街理論的基礎(chǔ)上又提出了卡門(mén)渦街的頻率與流體的流速成正比，并給出了頻率與流速的關(guān)系式：

　　f = St × V/d

　　式中：f 渦街發(fā)生頻率 （Hz）

　　V旋渦發(fā)生體兩側(cè)的平均流速（m/s ）

　　St 斯特羅哈爾系數(shù)（常數(shù)）

　　這些交替變化的旋渦就形成了一系列交替變化的負(fù)壓力，該壓力作用在檢測(cè)探頭上，便產(chǎn)生一系列交變電信號(hào)，經(jīng)過(guò)前置放大器轉(zhuǎn)換、整形、放大處理后，輸出與旋渦同步成正比的脈沖頻率信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

流量計(jì)算和公式

　　設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測(cè)介質(zhì)平均流速為 ，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關(guān)系式：　f=SrU1/d=SrU/md （1）

　　式中　U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速，m/s；

　　Sr--斯特勞哈爾數(shù)；

　　m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比

　　管道內(nèi)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(jì)的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。

　　式中 qVn，qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h； Pn，P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa；　

　　Tn，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K；　

　　Zn，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。

檢定

　　現(xiàn)如今能源正在逐步減少，所以國(guó)家出臺(tái)了關(guān)于能源管理的相關(guān)條例，其中明確指出，渦街流量計(jì)在應(yīng)用于貿(mào)易結(jié)算中必須要到相關(guān)的檢定部門(mén)做技術(shù)檢定，出具相應(yīng)的證書(shū)后才能投入使用。

　　現(xiàn)常用的渦街流量計(jì)檢定方法有兩種：

標(biāo)準(zhǔn)表法

　　用渦街流量計(jì)作標(biāo)準(zhǔn)器與被檢流量計(jì)串聯(lián)，可用靜態(tài)法或動(dòng)態(tài)法檢定。通過(guò)比較兩臺(tái)流量計(jì)的讀數(shù)，求得被檢渦街流量計(jì)誤差。

　　標(biāo)準(zhǔn)表法流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的特點(diǎn)：

　　1、標(biāo)準(zhǔn)表法裝置適用于計(jì)量各種流體（包括液體和氣體），也適用于各種粘度的液體。

　　2、進(jìn)行示值檢定時(shí)，作為標(biāo)準(zhǔn)表的流量計(jì)與被檢流量計(jì)串聯(lián)安裝于同一個(gè)封閉管道系統(tǒng)中，一般無(wú)時(shí)間測(cè)量誤差。

　　3、作為標(biāo)準(zhǔn)表的渦街流量計(jì)，可以與被檢流量計(jì)各類相同，也可以不同。

　　4、用標(biāo)準(zhǔn)表法檢定流量計(jì)時(shí)可以不切斷氣流或液流，故適宜于在線檢定，也適用于作密閉管路的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器。

      5、標(biāo)準(zhǔn)表法容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，密閉安全，*。

　　6、體積小，重量輕，裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)輸安裝較易，成本較低。

　　7、標(biāo)準(zhǔn)表流量計(jì)準(zhǔn)確度偏低，穩(wěn)定性較差，常需要定期或不定期進(jìn)行比對(duì)，以監(jiān)督其計(jì)量性能。標(biāo)準(zhǔn)表的檢定周期較短。

鐘罩法

　　由于形如鐘罩的開(kāi)口容器，倒放入裝有密封液體（水或其它液體）的上開(kāi)口圓筒形儲(chǔ)液槽內(nèi)。鐘罩是

浮在密封液體中，鐘罩內(nèi)的容積已知，在測(cè)量時(shí)間間隔內(nèi)，測(cè)量鐘罩上升（或下降）時(shí)吸入（或排出）氣體體積量，可求得氣體流量。

　　鐘罩法裝置是一種容積法氣體流量計(jì)裝置。

　　用鐘罩法檢定渦街流量計(jì)時(shí)，可以采用進(jìn)氣方式或排出方式兩種檢定方法。進(jìn)氣方式工作壓力高于鐘罩余壓，流量較大。排氣方式工作壓力一般小于鐘罩余壓，流量較小。

　　鐘罩有水封和油封式，對(duì)水封式鐘罩，若用排氣方式檢定流量計(jì)，同學(xué)錄被檢流量計(jì)的溫度低于鐘罩內(nèi)的水溫時(shí)，要考慮空氣中的水蒸汽結(jié)露而產(chǎn)生的誤差。

　　鐘罩法只能用于計(jì)量接近大氣壓力的空氣流量計(jì)。煤氣表和濕式氣體流量計(jì)常用此法檢定，流量范圍較小，可以檢定上限流量為（3000-5000）m3/h的流量計(jì)。裝置準(zhǔn)確度達(dá)0.2%~0.5%。

安裝要求

管道情況

　　渦街流量計(jì)的安裝要求有一定的前后直管段，常見(jiàn)情況如下（D為管道的直徑）：

安裝條件

　　1.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(zhǎng)度的直管段，其長(zhǎng)度應(yīng)符合前直管段15～20D，后直管段5～1OD的要求。

　　2.安裝液體傳感器的附近管道內(nèi)應(yīng)充滿被測(cè)液體。

　　3.傳感器應(yīng)避免安裝在有強(qiáng)烈機(jī)械振動(dòng)的管道上。

　　4.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(guò)5mm。

　　5.被測(cè)介質(zhì)含有較多雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)在傳感器上游直管段要求的長(zhǎng)度以外加裝過(guò)濾器。

　　傳感器應(yīng)避免安裝在有較強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾、空間小和維修不方便的場(chǎng)合。

　　管道現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

工業(yè)應(yīng)用

　　智能渦街流量計(jì),主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點(diǎn)是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高,維護(hù)量小。儀表參數(shù)能*穩(wěn)定。本儀表采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出,容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較*、理想的流量?jī)x表。

特點(diǎn)及選型參數(shù)

　　測(cè)量介質(zhì)：液體、氣體、蒸汽公稱通徑：DN15-DN300（非標(biāo)產(chǎn)品可根據(jù)用戶要求特殊定做）溫度范圍：-40℃~350℃ 壓力規(guī)格：PN1.6Mpa; PN2.5Mpa; PN4.0Mpa,更高的壓力規(guī)格可特殊定做范圍度:正常范圍1:10 擴(kuò)展范圍1:15壓力損失系數(shù):Cd≤2.6系統(tǒng)測(cè)量精度:液體、氣體 示值±1%

蒸汽 示值±1.5% 插入式流量計(jì)示值±2.5%供電電壓:傳感器+12VDC、+24VDC（可選）

　　變送器+24VDC

　　現(xiàn)場(chǎng)顯示型 儀表自帶3.6鋰電池輸出信號(hào):傳感器 脈沖頻率信號(hào)0.1~3000Hz 低電平≤1V 高電平≥6V

　　變送器 兩線制4~20mADC電流信號(hào)充許振動(dòng)加速度: 壓電式≤0.2g 環(huán)境溫度: -40℃~55℃（非防爆場(chǎng)所） -20℃~55℃（防爆場(chǎng)所）環(huán)境濕度:相對(duì)濕度5~85%信號(hào)遠(yuǎn)傳距離: ≤500m信號(hào)線接口:內(nèi)螺紋M20×1.5防爆等級(jí):iaⅡCT2-T5防護(hù)等級(jí)：普通型IP65 潛水型IP68儀表材質(zhì)：轉(zhuǎn)換器外殼采用鋁合金，表體部分采用1Cr18Ni9Ti，也可根據(jù)用戶要求采用特殊材質(zhì)。

作用范圍及密度表

　　渦街流量計(jì)流量測(cè)量技術(shù)與儀表的應(yīng)用大致有以下幾個(gè)領(lǐng)域。

　　工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程

　　流量?jī)x表是過(guò)程自動(dòng)化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛適用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)及人民日常生活等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理水平的重要工具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。在過(guò)程自動(dòng)化儀表與裝置中，流量?jī)x表有兩大功用：作為過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的檢測(cè)儀表和測(cè)量物料數(shù)量的總量表。

　　能源計(jì)量

　　能源分為一次能源（煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣）、二次能源（電力、焦炭、人工燃?xì)?、成品油、液化石油氣、蒸汽）及載能工質(zhì)（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等。能源計(jì)量是科學(xué)管理能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。流量?jī)x表是能源計(jì)量?jī)x表的重要組成部分，水、人工燃?xì)?、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數(shù)量極其龐大的流量計(jì)，它們是能源管理和經(jīng)濟(jì)核算*的工具。

　　環(huán)境保護(hù)工程

　　煙氣，廢液、污水等的排放嚴(yán)重污染大氣和水資源，嚴(yán)重威脅人類生存環(huán)境。國(guó)家把可持續(xù)發(fā)展列為國(guó)策，環(huán)境保護(hù)將是21世紀(jì)的zui大課題?？諝夂退奈廴疽玫娇刂?，必須加強(qiáng)管理，而管理的基礎(chǔ)是污染量的定量控制。

　　我國(guó)是以煤為主要能源的國(guó)家，全國(guó)有上百萬(wàn)個(gè)煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是*污染的重要項(xiàng)目，每個(gè)煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計(jì)，組成連櫝排放監(jiān)視系統(tǒng)。煙氣的流量沆量有很大因難，它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規(guī)則，氣體組分變化不定，流速范圍大，臟污，灰塵，腐蝕，高溫，無(wú)直管段等。

　　交通運(yùn)輸

　　有五種方式：鐵路公路、航空、水運(yùn)、和管道運(yùn)輸。其中管道運(yùn)輸雖早已有之，但應(yīng)用并不普遍。隨著環(huán)保問(wèn)題的突出，管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)引起人們的重視。管道運(yùn)輸必須裝備流量計(jì)，它是控制、分配和調(diào)度的眼睛，亦是安全監(jiān)沒(méi)和經(jīng)濟(jì)核算的*工具。

　　渦街流量計(jì)主要存在問(wèn)題及其解決方法

　　主要存在的問(wèn)題 主要有：①指示*不準(zhǔn)；②始終無(wú)指示；③指示大范圍波動(dòng)，無(wú)法讀數(shù)；④指示不回零；⑤小流量時(shí)無(wú)指示；⑧大流量時(shí)指示還可以，小流量時(shí)指示不準(zhǔn)；⑦流量變化時(shí)指示變化跟不上；⑧儀表K系數(shù)無(wú)法確定，多處資料均不*。

　　渦街流量計(jì)分析及解決方法

　　總結(jié)引起這些問(wèn)題的主要原因，主要涉及到以下方面：

　　1、選型方面的問(wèn)題。有些渦街傳感器在口徑選型上或者在設(shè)計(jì)選型之后由于工藝條件變動(dòng)，使得選擇大了―個(gè)規(guī)格，實(shí)際選型應(yīng)選擇盡可能小的口徑，以提高測(cè)量精度，這方面的原因主要同問(wèn)題①、③、⑥有關(guān)。比如，一條渦街管線設(shè)計(jì)上供幾個(gè)設(shè)備使用，由于工藝部分設(shè)備有時(shí)候不使用，造成目前實(shí)際使用流量減小，實(shí)際使用造成原設(shè)計(jì)選型口徑過(guò)大，相當(dāng)于提高了可測(cè)的流量下限，工藝管道小流量時(shí)指示無(wú)法保證，流量大時(shí)還可以使用，因?yàn)槿绻匦赂脑煊袝r(shí)候難度太大．工藝條件的變動(dòng)只是臨時(shí)的。可結(jié)合參數(shù)的重新整定以提高指示準(zhǔn)確度。

　　2、安裝方面的問(wèn)題。主要是傳感器前面的直管段長(zhǎng)度不夠，影響測(cè)量精度，這方面的原因主要同問(wèn)題①有關(guān)。比如：傳感器前面直管段明顯不足，由于FIC203不用于計(jì)量，僅僅用于控制，故目前的精度可以使用相當(dāng)于降級(jí)使用。

　　3、參數(shù)整定方向的原因。由于參數(shù)錯(cuò)誤，導(dǎo)致儀表指示有誤．參數(shù)錯(cuò)誤使得二次儀表滿度頻率計(jì)算錯(cuò)誤，這方面的原因主要同問(wèn)題①、③有關(guān)。滿度頻率相差不多的使得指示*不準(zhǔn)，實(shí)際滿度頻率大干計(jì)算的滿度頻率的使得指示大范圍波動(dòng)，無(wú)法讀數(shù)，而資料上參數(shù)的不*性又影響了參數(shù)的zui終確定，zui終通過(guò)重新標(biāo)定結(jié)合相互比較確定了參數(shù)，解決了這一問(wèn)題。

　　4、二次儀表故障。這部分故障較多，包括：一次儀表電路板有斷線之處，量程設(shè)定有個(gè)別位顯示壞，K系數(shù)設(shè)定有個(gè)別位顯示壞，使得無(wú)法確定量程設(shè)定以及K系數(shù)設(shè)定，這部分原因主要向問(wèn)題①、②有關(guān)。通過(guò)修復(fù)相應(yīng)的故障，問(wèn)題得以解決。

　　5、四路線路連接問(wèn)題。部分回路表面上看線路連接很好，仔細(xì)檢查，有的接頭實(shí)際已松動(dòng)造成回路中斷，有的接頭雖連接很緊但由于副線問(wèn)題緊固螺釘卻緊固在了線皮上，也使得回路中斷，這部分原因主要同問(wèn)題②有關(guān)。

　　6、二次儀表與后續(xù)儀表的連接問(wèn)題。由于后續(xù)儀表的問(wèn)題或者由于后續(xù)儀表的檢修，使得二次儀表的mA輸出回路中斷，對(duì)于這類型的二次儀表來(lái)說(shuō)，這部分原因主要同問(wèn)題②有關(guān)。尤其是對(duì)于后續(xù)的記錄儀，在記錄儀*損壞無(wú)法修復(fù)的情況下，一定要注意短接二次儀表的輸出。

　　7、由于二次儀表平軸電纜故障造成回路始終無(wú)指示。由于*運(yùn)行，再加上受到灰塵的影響，造成平軸電纜故障，通過(guò)清洗或者更換平軸電線，問(wèn)題得以解決。

　　8、對(duì)于問(wèn)題⑦主要是由于二次儀表顯示表頭線圈固定螺絲松，造成表頭下沉，指針與表殼摩擦大，動(dòng)作不靈，通過(guò)調(diào)整表頭并重新固定，問(wèn)題相應(yīng)解決。

　　9、使用環(huán)境問(wèn)題。尤其是安裝在地井中的傳感器部分，由于環(huán)境濕度大，造成線路板受潮，這部分原因主要同問(wèn)題②、②有關(guān)。通過(guò)相應(yīng)的技改措施，對(duì)部分環(huán)境濕度大的傳感器重新作了把探頭部分與轉(zhuǎn)換部分分離處理，改用了分離型傳感器，故善了工作環(huán)境，日前這部分儀表運(yùn)行良好。

　　10、由于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校不好，或者由于調(diào)校之后的實(shí)際情況的再變動(dòng)。由于現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)噪聲平衡調(diào)整以及靈敏度調(diào)整不好．或者由于調(diào)整之后運(yùn)行一段時(shí)間之后現(xiàn)場(chǎng)情況的再變動(dòng)，造成指示問(wèn)題、這部分原因主要同問(wèn)題④、⑤有關(guān)。使用示波器，加上結(jié)合工藝運(yùn)行情況，重新調(diào)整。

　　渦街流量計(jì)[3]安裝對(duì)直管段的要求：

　　正確地選擇安裝點(diǎn)和正確安裝流量計(jì)都是非常重要的環(huán)節(jié)，若安裝環(huán)節(jié)失誤輕者影響測(cè)量精度，重者會(huì)影響流量計(jì)的使用壽命，甚至?xí)p壞流量計(jì)。

　　渦街流量計(jì)安裝對(duì)直管段的要求是非常重要的。它的詳細(xì)要求如下：

　　流量計(jì)對(duì)安裝點(diǎn)上的上下游直管段一定的要求，否則會(huì)影響測(cè)量精度。

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

　　若流量計(jì)安裝點(diǎn)上的上游有漸擴(kuò)管，流量計(jì)上游應(yīng)有不小于18D（D為管道直徑）的等徑直管段，下游應(yīng)有不小于5D的等徑直管段

　　若流量計(jì)安裝點(diǎn)上游有90°彎頭或下行接頭，流量計(jì)上游應(yīng)有不小于20D的等徑直管段，下游應(yīng)有不小于5D的等徑直管段。

　　若流量計(jì)安裝點(diǎn)上游在同一平面上有90°彎頭，流量計(jì)上游應(yīng)有不小于25D的等徑直管段，下游應(yīng)有不小于5D的等徑直管段。

　　流量調(diào)節(jié)閥或壓力調(diào)節(jié)閥盡量安裝在流量計(jì)下游5D以遠(yuǎn)處，若必須安裝在流量計(jì)的上游，流量計(jì)上游應(yīng)有不小于25D的等徑直管段，下游應(yīng)有不小于5D的等徑直管段。

　　流量計(jì)上游若有活塞式或柱塞式泵，活塞式或羅茨式風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，流量計(jì)上游應(yīng)有不小于25D的等徑直管段，下游應(yīng)有不小于5D的等徑直管段。

　　特別注意：渦街流量計(jì)安裝點(diǎn)的上游較近處若裝有閥門(mén)，不斷地開(kāi)關(guān)閥門(mén)，對(duì)流量計(jì)的 使用壽命影響*，非常容易對(duì)流量計(jì)造成*性損壞。流量計(jì)盡量避免在架空的非常長(zhǎng)的管道上安裝，這樣時(shí)間一長(zhǎng)后，由于流量計(jì)的下垂非常容易造成流量計(jì)于法蘭的密封泄露，若不得已安裝時(shí)，必須在流量計(jì)的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置。