涡街流量计

LUGB/E型涡街流量仪表广泛适用于石油、化工、冶金、热力、纺织、造纸等行业对过热蒸汽、饱和蒸汽、压缩空气和一般气体(氧气、氮气氢气、天然气、煤气等) 、水和液体（如：水、汽油、酒精、苯类等）的计量和控制.

一.     工作原理

在流体中设置非流线型旋涡发生体（阻流体），则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图(一)所示。

                                图(一)

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，被测介质来流的平均速度为V，旋涡发生体迎流面宽度为d，表体通径为D，根据卡曼涡街原理，有如下关系式:

                        f=StV/d                 公式(1)

式中：

f－发生体一侧产生的卡门旋涡频率                            

　　St－斯特罗哈尔数（无量纲数）

　　V－流体的平均流速

　　d－旋涡发生体的宽度

由此可见，通过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时流量。其中,斯特罗哈尔数（St）是无因次未知数，

图（二）表示斯特罗哈尔数（St）与雷诺数（Re）的关系。

 概    述

     线性测量范围

     7×106

     2×104

     5×103

     可能测量范围

     St

     0．2

     0．15

     0．1

     Re

图（二）

在曲线表中St＝0.17的平直部分，漩涡的释放频率与流速成正比,即为涡街流量传感器测量范围度。只要检测出频率f就可以求得管内流体的流速，由流速V求出体积流量。所测得的脉冲数与体积量之比，称为仪表常数（K），见式（2）

　                       K＝N/Q（1/m3）              公式（2）

式中：K＝仪表常数（1/m3）。

N＝脉冲个数

Q＝体积流量（m3）

二.主要技术指标                                                    

表(一)

 公称通径(mm)

 满管式DN15-DN300   插入式DN200-DN1500（超过DN1500协议定货）

 公称压力(MPa)

 1.6MPa    2.5MPa  

 4.0APa   ≥4.0MPa的规格协议订货

 介质温度(℃)

 -40℃～350℃

 本体材料

 304，(其它材料协议供货)

 允许振动加速度

 压电式:≤0.2g      电容式:1.0～2.0g

 精确度

 1.0级    1.5级    2.5级

 范围度

 1：6~1：15

 供电电压

 传感器：+12V DC，+24V DC；变送器：+24V DC；电池供电型：3.6V电池

 输出信号

 频率脉冲信号2-3000Hz，低电平≤1V  高电平≥5V  二线制4-20mA信号  防爆型负载≤300Ω  非防爆型负载≤500Ω

 压力损失系数

 符合JB/T9249标准　Cd≤2.4

 防爆标志

 本安型：Ex（ia）ⅡCT2-T5     隔爆型：ExdⅡBT2-CT5      

 防护等级

 普通型IP65     潜水型 IP68

 环境条件

 温度（非防爆场所）-40℃～55℃

 防爆场所-25℃-+55℃，相对湿度≤90%，大气压力86～106kPa

 适用介质

 气体、液体、蒸汽（单相介质或可以认为是单相的介质）

 传输距离

 传感器：*长可达≤500m，两线制变送器(4～20mA)：负载电阻≤750Ω

 流速范围

 液体0.35~7.0m/s  其他5.0~60.0m/s  蒸汽6.0~70.0m/s

 阻力系数

 满管式Cd≤2.6

 仪表口径的确定和安装设计

第二部分: 仪表口径的确定和安装设计

仪表选型是仪表应用中非常重用的工作,仪表选型的正确与否将直接影响到仪表是否能够正常运行.因此用户和设计单位在选用威流产品时,请仔细阅读本节资料,认真核对流体的工艺参数并随时可与我公司的销售或技术支持部门联系，以确保选型正确。

一．适用流量范围和仪表口径的确定

仪表口径的选择，根据流量范围来确定。不同口径涡街流量仪表的测量范围是不一样的。即使同一口径流量表，用于不同介质时，它的测量范围也是不一样的。实际可测的流量范围需要通过计算确定。

(一)参比条件下空气及水的流量范围，见表（二），参比条件如下：

1．气体：常温常压空气，t=20℃，P=0.1MPa（绝压），ρ=1.205 kg/m3，υ=15×10-6 m2/s。

2．液体：常温水，t=20℃，ρ=998.2kg/m3，υ=1.006×10-6m2/s。

（二）确定流量范围和仪表口径的基本步骤：

1．

明确以下工作参数。

（1）被测介质的名称、组份

（2）工作状态的*小、常用、*大流量

（3）介质的*低、常用、*高压力和温度

（4）工作状态下介质的粘度

2． 涡街流量仪表测量的是介质的工作状态体积流量，因此应先根据工艺参数求出介质的工作状态体积流量,相关公式如下：

（1）已知气体标准状态体积流量，可通过以下公

式求出工况体积流量

                                公式（3）

    0.101325+P

     ×                                   

     Qv=Qo×

     0.101325

      293.15

      273.15+t

(2)已知气体标准状态密度ρ，可通过以下公

   式求出工况密度

                                公式（4）

（3）已知质量流量Qm换算为体积流量Qv

Qv=Qm*103/ρ

    ρ=ρo×

     293.15+t

     293.15

    ×                                   

     0.101325

     0.101325+P

                 公式（5）

式中：

Qv： 介质在工况状态下的体积流量(m3/h)

Qo： 介质在标准状态下的体积流量(Nm3/h)

Qm：质量流量 (t/h)

ρ： 介质在工况状态下的密度(kg/m3)

ρo： 介质在标准状态下的密度(kg/m3)，常用气体介质的标准状态密度，见表（三）

P： 工况状态表压(MPa)

t： 工况状态温度(℃)

3．仪表下限流量的确定。涡街流量仪表的上限适用流量一般可不计算，涡街流量仪表口径的选择主要是对流量下限的计算。下限流量的计算应该满足两个条件：*小雷诺数不应低于界限雷诺数（Re=2×104）；对于应力式涡街流量仪表在下限流量时产生的旋涡强度应大于传感器旋涡强度的允许值（旋涡强度与升力ρv2  成比例关系）。这些条件可表示如下：

由密度决定的工况可测下限流量：

由运动粘度决定的线性下限流量：

Qυ=Q0×υ/υ0                       公式（7）

式中：

Qρ：满足旋涡强度要求的*小体积流量(m3/h)

ρ0:参比条件下介质的密度

Qυ:满足*小雷诺数要求的*小线性体积流量(m3/h)

ρ:被测介质工况密度（kg/m3）

Q0: 参比条件下仪表的*小体积流量

(m3/h)      

υ:工作状态下介质的运动粘度(m2/s)

υo:参比条件下介质的运动粘度(m2/s)

通过公式（6）、（7）计算出Qρ和Qν。比较Qρ和Qν，确定流量仪表可测下限流量和线性下限流量：

    Qυ≥Qρ：可测流量范围为Qρ～Qmax  , 线性流量范围为Qυ～Qmax

Qυ

Qρ～Qmax  

Qmax：涡街流量仪表的上限体积流量(m3/h)

   公式（6）

4．仪表上限流量以表(二)中的上限流量为准.气体的上限流速应该小于70m/s,液体的上限流速应该小于7m/s

 仪表口径的确定和安装设计

5．当用户测量的介质为蒸汽时，常采用的计量单位是质量流量，即：t/h或Kg/h。由于蒸汽（过热蒸汽和饱和蒸汽）在不同温度和压力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范围的确定可由公式(8)进行计算得出

    Q蒸汽=1.5Q空气×ρ×103×√ρo/ρ

公式（8）

式中：

ρ： 蒸汽的密度（kg/m3）

ρ0：1.205kg/m3

Q蒸汽 ：蒸汽质量流量（t/h）

6．计算压力损失，检测压力损失对工艺管线是否有影响，公式(单位：Pa)：

Δp= CdρV2/2               公式（9）

式中：

ρ：工况介质密度（kg/m3）V:平均流速（m/s）

7．被测介质为液体时,为防止气化和气蚀,应使管道压力符合以下要求:

p≥2.7Δp+1.3p0       公式（10）

式中：

Δp: 压力损失（Pa）

p0：工作温度下液体的饱和蒸汽压（Pa绝压）

Po:流体的蒸汽压力  (Pa绝压)

8．涡街流量计不适合测量高粘度液体。当计算出的可测流量下限不满足设计工艺要求时，应该考虑选用其它类型流量计。

9．通过计算如果有两种口径都可满足要求，为了提高测量效果、降低造价，应选用口径较小的表。应该注意的是，尽可能使常用量处在流量范围上限的1/2～2/3

    Δp:压力损失（Pa）  Cd：压力损失系数

表(二)　　参比条件下涡街流量传感器工况流量范围表

 仪表口径

 (mm)

 液体

 气体

 测量范围

 (m3/h)

 输出频率范围

 (Hz)

 测量范围

 (m3/h)

 输出频率范围

 (Hz)

 15

 0.3-6

 88-580

 2.2-38

 240-2350

 20

 0.6-12

 38-422

 4-50

 210-2132

 25

 1.2～16

 25～336

 8.8～55

 190～1140

 40

 2～40

 10～200

 27～205

 140～1040

 50

 3～60

 8～160

 35～380

 94～1020

 80

 6.5～130

 4.1～82

 86～1100

 55～690

 100

 15～220

 4.7～69

 133～1700

 42～536

 125

     25~250

      4 ~ 46

    150~1500

     28~300

 150

 30～450

 2.8～43

 347～4000

 33～380

 200

 45～800

 2～31

 560～8000

 22～315

 250

 65～1250

 1.5～25

 890～11000

 18～221

 300

 95～2000

 1.2～24

 1360～18000

 16～213

 (300)

 100～1500

 5.5～87

 1560～15600

 85～880

 (400)

 180～3000

 5.6～87

 2750～27000

 85～880

 (500)

 300～4500

 5.6～88

 4300～43000

 85～880

 (600)

 450～6500

 5.7～89

 6100～61000

 85～880

 (800)

 750～10000

 5.7～88

 11000～110000

 85～880

 (1000)

 1200～1700

 5.8～88

 17000～170000

 85～880

 >(1000)

 协议

 协议

注：表中(300)～(1000)口径为插入式

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