金湖中原儀表有限公司   ：原理

在流體中設置三角柱型旋渦發(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，如右圖所示，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。

　　渦街流量計是由設計在流場中的旋渦發(fā)生體、檢測探頭及相應的電子線路等組成。當流體流經(jīng)旋渦發(fā)生體時，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渦街。斯特羅哈爾在卡門渦街理論的基礎上又提出了卡門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壓力，該壓力作用在檢測探頭上，便產(chǎn)生一系列交變電信號，經(jīng)過前置放大器轉(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或標準信號。

流量計算和公式

　　設旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(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--流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。

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

　　Tn，T--分別為標準狀態(tài)下和工況下的熱力學溫度，K；　

　　Zn，Z--分別為標準狀態(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，所以國家出臺了關(guān)于能源管理的相關(guān)條例，其中明確指出，渦街流量計在應用于貿(mào)易結(jié)算中必須要到相關(guān)的檢定部門做技術(shù)檢定，出具相應的證書后才能投入使用。

　　現(xiàn)常用的渦街流量計檢定方法有兩種：

標準表法

　　用渦街流量計作標準器與被檢流量計串聯(lián)，可用靜態(tài)法或動態(tài)法檢定。通過比較兩臺流量計的讀數(shù)，求得被檢渦街流量計誤差。

　　標準表法流量計標準裝置的特點：

　　1、標準表法裝置適用于計量各種流體（包括液體和氣體），也適用于各種粘度的液體。

　　2、進行示值檢定時，作為標準表的流量計與被檢流量計串聯(lián)安裝于同一個封閉管道系統(tǒng)中，一般無時間測量誤差。

　　3、作為標準表的渦街流量計，可以與被檢流量計各類相同，也可以不同。

　　4、用標準表法檢定流量計時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量標準器。

      5、標準表法容易實現(xiàn)自動化，密閉安全，*。

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

　　7、標準表流量計準確度偏低，穩(wěn)定性較差，常需要定期或不定期進行比對，以監(jiān)督其計量性能。標準表的檢定周期較短。

鐘罩法

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

浮在密封液體中，鐘罩內(nèi)的容積已知，在測量時間間隔內(nèi)，測量鐘罩上升（或下降）時吸入（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裝置。

　　用鐘罩法檢定渦街流量計時，可以采用進氣方式或排出方式兩種檢定方法。進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，對水封式鐘罩，若用排氣方式檢定流量計，同學錄被檢流量計的溫度低于鐘罩內(nèi)的水溫時，要考慮空氣中的水蒸汽結(jié)露而產(chǎn)生的誤差。

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

安裝要求

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）：

安裝條件

　　1.傳感器應安裝在水平、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游應配置一定長度的直管段，其長度應符合前直管段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)應充滿被測液體。

　　3.傳感器應避免安裝在有強烈機械振動的管道上。

　　4.直管段的內(nèi)徑盡可能與傳感器通徑*，若不能*，應采用比傳感器通徑略大的管道，誤差 要≤3%，并不超過5mm。

　　5.被測介質(zhì)含有較多雜質(zhì)時，應在傳感器上游直管段要求的長度以外加裝過濾器。

　　傳感器應避免安裝在有較強電磁場干擾、空間小和維修不方便的場合。

　　管道現(xiàn)場安裝圖

工業(yè)應用

　　智能渦街流量計,主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。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(shù)的影響。無可動機械零件，因此可靠性高,維護量小。儀表參數(shù)能*穩(wěn)定。本儀表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(nèi)工作。有模擬標準信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較*、理想的流量儀表。

特點及選型參數(shù)

　　測量介質(zhì)：液體、氣體、蒸汽公稱通徑：DN15-DN300（非標產(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 擴展范圍1:15壓力損失系數(shù):Cd≤2.6系統(tǒng)測量精度:液體、氣體 示值±1%

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

　　變送器+24VDC

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

　　變送器 兩線制4~20mADC電流信號充許振動加速度: 壓電式≤0.2g 環(huán)境溫度: -40℃~55℃（非防爆場所） -20℃~55℃（防爆場所）環(huán)境濕度:相對濕度5~85%信號遠傳距離: ≤500m信號線接口:內(nèi)螺紋M20×1.5防爆等級:iaⅡCT2-T5防護等級：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

　　渦街流量計流量測量技術(shù)與儀表的應用大致有以下幾個領(lǐng)域。

　　工業(yè)生產(chǎn)過程

　　流量儀表是過程自動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)境保護及人民日常生活等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，改進產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益和管理水平的重要工具在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統(tǒng)的檢測儀表和測量物料數(shù)量的總量表。

　　能源計量

　　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、人工燃氣、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。能源計量是科學管理能源，實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分，水、人工燃氣、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，它們是能源管理和經(jīng)濟核算*的工具。

　　環(huán)境保護工程

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

　　我國是以煤為主要能源的國家，全國有上百萬個煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是*污染的重要項目，每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計，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，無直管段等。

　　交通運輸

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

　　渦街流量計主要存在問題及其解決方法

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

　　渦街流量計分析及解決方法

　　總結(jié)引起這些問題的主要原因，主要涉及到以下方面：

　　1、選型方面的問題。有些渦街傳感器在口徑選型上或者在設計選型之后由于工藝條件變動，使得選擇大了―個規(guī)格，實際選型應選擇盡可能小的口徑，以提高測量精度，這方面的原因主要同問題①、③、⑥有關(guān)。比如，一條渦街管線設計上供幾個設備使用，由于工藝部分設備有時候不使用，造成目前實際使用流量減小，實際使用造成原設計選型口徑過大，相當于提高了可測的流量下限，工藝管道小流量時指示無法保證，流量大時還可以使用，因為如果要重新改造有時候難度太大．工藝條件的變動只是臨時的?？山Y(jié)合參數(shù)的重新整定以提高指示準確度。

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

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

　　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，量程設定有個別位顯示壞，K系數(shù)設定有個別位顯示壞，使得無法確定量程設定以及K系數(shù)設定，這部分原因主要向問題①、②有關(guān)。通過修復相應的故障，問題得以解決。

　　5、四路線路連接問題。部分回路表面上看線路連接很好，仔細檢查，有的接頭實際已松動造成回路中斷，有的接頭雖連接很緊但由于副線問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題②有關(guān)。

　　6、二次儀表與后續(xù)儀表的連接問題。由于后續(xù)儀表的問題或者由于后續(xù)儀表的檢修，使得二次儀表的mA輸出回路中斷，對于這類型的二次儀表來說，這部分原因主要同問題②有關(guān)。尤其是對于后續(xù)的記錄儀，在記錄儀*損壞無法修復的情況下，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指示。由于*運行，再加上受到灰塵的影響，造成平軸電纜故障，通過清洗或者更換平軸電線，問題得以解決。

　　8、對于問題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，動作不靈，通過調(diào)整表頭并重新固定，問題相應解決。

　　9、使用環(huán)境問題。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題②、②有關(guān)。通過相應的技改措施，對部分環(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，日前這部分儀表運行良好。

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

　　渦街流量計[3]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(huán)節(jié)，若安裝環(huán)節(jié)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(diào)節(jié)閥或壓力調(diào)節(jié)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(guān)閥門，對流量計的 使用壽命影響*，非常容易對流量計造成*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。