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涡街流量计
涡街流量计
黄河仪表涡街流量计
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一、概述:
涡街流量计是利用液体振动原理而开发的一种新型流量计,广泛应用在石油、化工、冶金、造纸等行业流体的计量,该流量计无可动部件,可靠性强、精度高、寿命长,可在很宽的流量范围内精确测量液体的瞬时流量和累计流量。其不受介质温度、压力、粘度及组分的影响,同时不堵、不卡、不易结垢、耐高温、高压,安全防爆,适用于恶劣环境。流量计分一体化显示和远传显示,并可输出脉冲信号或电流信号与微机联网。
二、主要特点:
1.结构简单而牢固,无可动部件,可靠性高,长期运行十分可靠 。
2.安装简单,维护十分方便。
3.检测传感器不直接接触被测介质,性能稳定,寿命长。
4.输出是与流量成正比的脉冲信号,无零点飘移,精度高。
5.测量范围宽,量程比可达1:10。
6.压力损失较小,运行费用低,更具节能意义。
7.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,仪表系数仅与旋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。 
8.应用范围广,蒸汽,液体,气体的流量均可测量。
三、工作原理:
涡街流量传感器是以卡门(Kaman)和斯特劳哈(Strouhsl)有关旋涡的产生和旋涡与流速关系的理论来测量流量的。当介质以一定速度流过三角柱体时,在三角柱体两侧后面产生一个交替排列的旋涡带,称之为“卡门涡街”(见下图)。
    由于旋涡发生体两侧交替产生旋涡,于是在发生体两侧产生压力脉动,从而使检测体产生交变压力,封装在探头体内的压电晶体元件在交变应力的作用下,产生与旋涡同频率的交变电荷信号,放大器将这种电荷信号进行放大、滤波、整形、最后输出频率与介质流速成正比的脉冲信号(或转换成4 ~20mA信号),送至积算仪进行处理、显示和控制。
    一定雷诺数范围内(2×104~7×106 ),旋涡的释放频率f与流体流速V及旋涡发生体的迎流面宽度d之间关系式为f=St·v/d,式中St 为斯特劳哈数,它是一个无量纲的系数,只要准确测出频率f,就可以求得流体流速v,由v求出体积流量。
四、技术指标:
1.测量介质:液体、气体、饱和蒸汽、过热蒸汽。 
2.精度等级:液体±1.0%,气体(蒸汽) ±1.5%,插入式±2.5%。
3.工作压力:1.6MPa,2.5MPa,4.0MPa,6.4MPa。 
4.介质温度:普通型-40~150℃ 中温型-40~250℃ 高温型-40~350℃。 
5.输出信号:三线电压脉冲,低电平0~1V,高电平 > 4V,占空比50%; 二线制标准电流4~20mA;三线制标准电流0~10mA。 
6.工作环境:-35℃~+60℃,湿度≤95%RH。 
7.工作电源:DC12V;DC24V。 
8.壳体材料:碳钢、不锈钢。 
9.防爆类型:本安型 ExibIICT6。
五、涡街流量计流量测量范围
口径DNmm 气体测量范围m3/h 液体测量范围m3/h
15 0-30 0-8
25 8-60 1-12
32 12-100 1.5-20
40 18-180 2.5-30
50 30-300 3-50
65 50-500 6-80
80 70-700 10-125
100 100-1000 15-200
125 150-1500 25-310
150 200-2000 40-445
200 400-4000 90-900
250 600-6000 150-1500
300 1000-10000 200-2000
涡街流量计原理:
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,这种旋涡称为卡门旋涡,如图所示,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=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.
 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)
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。
涡街流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。
为提高涡街流量计的耐高温及抗振动性能,我公司新近开发出了SDLU改进型涡街流量传感器,因其独特的结构和选材使该传感器可在高温(350℃)、强振动(≤1g)的恶劣工况下使用。
在实际应用中,往往最大流量远低于仪表的上限值,随着负荷的变化,最小流量又往往会低于仪表的下限值,仪表并非工作在它的最佳工作段,为了解决这一问题,通常采用在测量处缩径提高测量处的流速,并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量,但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流,使加工、安装都不方便。我公司研制的纵断面形状为圆弧的LGZ变径整流器,具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用,其结构尺寸小,仅为工艺管内径的1/3,与涡街流量计作成一体,不仅不需要另外附加一段直管段,还可以降低对工艺管直管段的要求,安装非常方便。
 
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