一体化温压补偿涡街流量计

一、 概述

应力式涡街流量计是速度式流量计的一种，它以卡门涡街理论为基础，采用压电晶体检测流体通过管道内三角柱时所产生的旋涡频率，从而测量出流体的流量。涡街流量计广泛应用于石油、化工、动力供热等行业。

涡街流量计具有以下特点：

测量精度高，量程宽；

测量介质广泛，可测量液体，气体和蒸汽；

工作温度高，介质温度可达350度；

无运动部件，无磨损，可靠性高；

表体采用不锈钢材质，耐腐蚀。

二、 测量原理

当管道中流体介质通过旋涡发生体（三角柱）时，由于局部加速而产生旋涡现象(如图一)，此旋涡分成两列交替地出现，这种旋涡列被

称为卡门涡街。旋涡交错分离，在柱体后面的尾流中产生脉动的压力，充在柱体后面（或内部）的检测探头受到这种微小的脉动压力的作用，使埋在探头内的压电晶体元件受到交变应力作用而产生交电荷信号。检测放大器将这种信号进行交换、放大、滤波和信号整形处理后，输出频率与旋涡分离频率相同的电压（或电流）脉冲信号，或经变换处理输出与旋涡分离频率成比例的模拟电流信号。仪表输出的每一个脉冲或一定的电流将代表一定体积的被测流体。一段时间内的输出总脉冲数或模拟电流量的积分，将代表这段时间内流过的流体总和。

卡门涡街的释放频率与三我柱宽度尺寸和流体速度有关，而与介质的温度，压力等特性参数无关。可用下式表示：

f=StV/d……(1)

式中：f-卡门涡街的释放频率

     V-介质流速

     D-三角柱的宽度

     St-斯特罗哈尔数

斯特罗哈尔数是涡街流量计的重要参数，它只与介质的雷诺数…Re有关。只要管道内介质的雷诺数保持在2*104至7*106范围内，斯特罗哈尔数St便保持为一个常数（0.17~0.18），这样便可通过测量旋涡频率信号检测出流体介质的流速，再通过介质的流速计算出介质的流量。

三、 技术参数

公称口径：

DN15,DN20,DN25,DN32,DN40,DN50,DN65,DN80,DN100,DN125,DN150,DN200,DN300,DN35,DN400,DN450,DN500

适用范围：气体（空气，氧气，氮气，煤气，天然气，化学气体等），液体（水，高温水，油，食品液，化学液等），蒸汽（饱和蒸汽，过热蒸汽）；

可测介质温度：-40度~280度，-40度~350度；

公称压力:≤1.6MPa  ≤2.5MPa ≤4.0MPa

精度等级：液体0.5级，气体，蒸汽1.0级

流速范围：液体0.27-9m/s,气体：3-80m/ s,蒸汽：3-90m/s;

测量范围：见表二；

输出信号：电压脉冲：低电平≤1V,高电平≥6V，脉冲宽0.4ms,负载电阻＞150Ω，现场液晶显示：瞬时流量5位显示（m3/h,kg/h,t/h）, 转换精度±0.1%；累计流量8位显示（m3,kg,t）,转换精度±0.1%；

供电电源：

脉冲输出时：+12VDC; 4-20mA输出时：+24VDC;

现场液晶显示：3.6V5号1节锂电池供电，使用寿命大于2年；

环境温度：电压脉冲输出：-30度-+65度；4-20mA输出：-10度-+55度；现场液晶显示：-25度-55度；

表体材质：1Crl8Ni9Ti(其它材料协议供货)

四、 选型指南

4.1 口径的确定：

传感器口径的不同，其测量范围也不同，而每一种口径其测量范围又随着被测介质的种类和工况温度，压力的变化而变化。

4.1.1对于饱和蒸汽而言，确定工况温度与压力二者之一和大致流量范围，便可通过查表法（表一）确定传感器的口径；对于过热蒸汽而言，确定工况温度和压力，通过查表法（表二）确定其密度，通过此密度和大致流量范围，利用查表法（表一）确定传感器口径。（注：表一中压力均为**压力，**压力=管道压力+大气压力）

4.1.2对于气体和液体而言，当介质条件不是表格中的条件或用于其他介质时，流量计的测量范围受介质密度和粘度的影响。需要首先确定介质的大致流量范围，通过查表法（表三）确定传感器的口径。

此时，流量范围近以下方法确定：

A.    

下限流量：

1.  根据表一给出的下限流量Qminp基准介质密度p0(气体介质密度为1.293Kg/m3;液体密度为1000Kg/m3)和测量介质的密度p ,按下式计算不同使用介质密度的下限流量Qminp:

Qminp= Qminp×(p0/p)1/2(m3/h)……(2)

2.  根据使用介质的运动粘度V按下式计算粘度下限流量Qminv;

Qminv=6vd×104(m3/h)……(3)

D---管道内径（mm）

B. 上限流量：

一般情况下，介质的上限流速为液体9m/s,气体：80m/s;蒸汽90m/s;

4..2确定合适的配置：

A.确定使用远传型还是现场显示型；

B.选用远传型，如果是饱和蒸汽，应选择温度自动补偿密度或压力自动补偿密度；如果是过热蒸汽，应选择温度，压力同时补偿密度；其他介质根据实际情况确定是否需要补偿；如果要求计量准确度不高，温度或是夺力恒定，可选固定温度补偿，也可固定密度补偿。

C.选择智能流量积算仪时，如果只要显示流量，压力，温度等参数，可选择数码管显示或液晶显示的智能流量积算仪，如果需要追溯历史数据，带有记忆功能，则应选用智能流量量积算无纸记录仪；

D. 无论选择哪种智能流量积算仪，都应考虑是否需要带有RS485或RS232通讯接口；

E.无论选择哪种智能流量积算仪，都应考虑是否需要配置后备电源，以便突然停电时仪表能够正常计量（配置不同，工作时间不同，一般在24-48小时以上）

F.选择智能流量积算仪时，应考虑是否需要提供仪表箱，将智能积算仪放置其中，以防止设定参数随意调整；

G.选用远传型，应考虑是否需要无线无程流量监测系统，实现对各管路流量的实时监测和管理；

H.如果被测介质是易燃易爆物质或测量环境存在易燃易爆气体，应选用防爆型传感器及防爆型测量系统。

4.3传感器压力损失计算：

  传感器口径确定以后，可计算该传感器的夺力损失，以便确定该传感器是否对工艺管线有影响。

计算公式为：

          P≤1.2PV2……(4)

其中：△P –传感器的压力损失（Pa）

      P –流体的密度（kg/m3）

      V- 管道内流体的平均流速（ m/s）

4.4液上保证：

  为防止液体汽化和气蚀，应使流量计处的流体压力P满足下式要求：

P＞2.6△P+1.25Ps……(5)

其中：Ps-与温度对应的该液体的饱和蒸汽压力（KPa）

     p- 流体压力（Pa）

4.5选型举例

例一：工艺管道内径为DN100,介质为饱和蒸汽，用汽量大约为0.5t/h-3t/h,表压为0.4MPa，请选择仪表口径。

解：根据压力0.4MPA得知**压力为0.5MPA,由表二中查得温度为152度DN100的流量范围是0.4-0.35t/h,完全能够满足使用要求，故选择口径为DN100的涡街流量传感器，如果用汽量大约为0.3t/h-2t/h,则应选择口径为DN80的涡街流量传感器，这时工艺管道应由DN100缩径至DN80.

例二：工艺管道内径为DN100,介质为过热蒸汽，用汽量大约为0.5t/h-2.8t/h,表压为0.5Mpa,温度为220度，请选择仪表口径。

解：根据压力和温度由表三中查得，表压为0.5MPA,温度为220度时的密度是2.66，查表二得知：密度是2.66时，DN100的流量范围是0.40-3.50t/h,完全能够满足使用要求，故选择口径为DN100的涡街流量传感器。如果用汽量大约为0.3-2.0t/h,则应选择口径为DN80的涡街流量传感器。这时工艺管道应进行缩管处理。

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