渦街流量計

渦街流量計原理簡(jiǎn)要介紹

一、產(chǎn)品概述

測量原理

渦街流量計是利用卡門(mén)渦街原理進(jìn)行流量測量的。在測量管中垂直插入一個(gè)柱狀物時(shí)，流體通過(guò)柱狀物兩側就自然交替地產(chǎn)生有規則的漩渦(如下圖所示)，這種漩渦被稱(chēng)為卡門(mén)渦街，在d/D=0.281時(shí)，釋放的漩渦。(D為管道直徑)卡門(mén)渦街的釋放頻率與流體的流動(dòng)速度及柱狀物的寬度有關(guān)。

可用下式表示：

f=St·v/d

式中:f-卡門(mén)渦街的釋放頻率；

     St-系數(稱(chēng)為斯特羅哈數)；

     v-流速；

     d-柱狀物寬度。

    斯特羅哈數是渦街流量計的重要系教，在一定的雷諾數范圈內.斯特羅哈數接近常數。如下圖所示.在曲級的St=0.17平直部分，漩渦釋放頻率與流速成正比，檢出傾率f就可求得流速V，由V求出體積流量。

渦街流量計是一種應力式渦街流量計。其傳感器的漩渦釋放頻率是通過(guò)檢側傳感器(探頭)內部的壓電元件來(lái)檢出的。

放大器電路構成

    放大器是檢測元件檢測的微弱電信號(雜亂的正旋波)進(jìn)行放大、濾波、整體等處理，輸出與流量成比例的脈沖信號或者轉換成標準4-2OmA信號。

渦街流量計的放大器電路示意圈如下圖所示:

電荷轉換器:將壓電元件輸出的交變電荷經(jīng)電荷轉換器轉換成與電荷且成比例的電壓。

交流放大器、低通濾波器:進(jìn)行信號放大及噪聲消除。

從電荷轉換器輸出的波形:在低流速時(shí)，是管道振動(dòng)等高頻嗓聲形成的迭加波形:在高流速時(shí)，是由于差拍信號形成的包含低頻擺動(dòng)的波形。低流速時(shí)(輸出電壓小)的高頻噪聲由于低通特性而被消除，在高流速的嗓聲(輸出電壓大)隨著(zhù)低通特性解除后具有的限幅特性而被抑制。

史密特整形器:把游渦頻率的檢側電壓轉換成一定幅度的脈沖信號。另外，史密特整形器電路對輸入，輸出信號具有滯后作用，能夠抑制由噪聲產(chǎn)生的振蕩。

F/V轉換器:把史密特整形器輸出的脈沖信號轉換成和頻率成比例的模擬電壓。

V/I轉換鈴:把V/I轉換鈴的模擬輸出電壓轉換成4-2OmADC的電流摘號。

脈沖輸出放大器:把史密特整形電路輸出的脈沖頗率放大。

二、技術(shù)指標

    1、傳感器表體:1Cr18N19Ti(導流管.漩渦發(fā)生體、支架管等)。采用國外加工工藝和數控車(chē)床精密加工;零部件通用性強。

不因零部件的更換而影響儀表重復性和精度，能產(chǎn)生強度大而穩定的渦街信號。

    散熱器采用橫放比采用豎放型散熱器結構的流量計更少的將熱量傳遞到放大電路部分.散熱面積比豎放型結構更大。散熱更快更充分，可靠性更高.使用壽命更長(cháng)。

2、渦街流量計采用精密的加工設備，采用優(yōu)化整合設計的探頭和壓電晶體，進(jìn)行特殊工藝處理，配合放大電路，流量計的固有自振動(dòng)頻率很小，使得渦街流量計有著(zhù)的抗振性能。如下圖所示:

3.渦街流量計放大電路采用國際上的單片機(MCU)和衰面貼裝技術(shù)(SMT)、將CPU、存儲單元、顯示單元、通信單元及其它功能模塊也裝在放大器內.形成智能型渦街流量計。

渦街流量計特點(diǎn)

.零點(diǎn)無(wú)漂移，抗振性能好，十分穩定;

.結構筒單而牢固，無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高，長(cháng)期運行十分穩定;

.安裝簡(jiǎn)單、維護方便;

.測量范圍寬，量程比可達10:1;

.壓力損失小.運行費用低;

.測量氣體時(shí)，其可測流速范圍為:7m/s-70m/s;

.測量液體時(shí)，其可測流速范圍為:0.7m/s-7m/s;

.雷諾數在2×10-7×10范圍內，輸出信號頻率不受流體物理性質(zhì)和組份的變化的影晌.儀表系數僅與漩渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān)；

.測量體積流量時(shí)不需要進(jìn)行補償，更換配件無(wú)需重新標定儀表系數;

.應用范圈廣，蒸氣、氣體、液體的流量均可測量。

典型應用

    多年來(lái)，智能渦街流量計的各種優(yōu)良性能和可靠性，以及較好的性能價(jià)格比.廣泛受到了石化、鋼鐵、電力、冶金輕工、食品、制藥、水處理等行業(yè)的青睞。

智能渦街流量計優(yōu)點(diǎn)

智能渦街流量計是抗振性能特別好.無(wú)零點(diǎn)漂移.可靠性高。

.抗振性能特別好

  通過(guò)長(cháng)時(shí)間對渦街流量計進(jìn)行的大量波形分析和頻譜分析，設計出了的探頭形狀、壁厚，高度、探頭桿直徑及與之相配套的壓電晶體，采用的數控車(chē)床進(jìn)行加工，確保加工的同軸度和光潔度等技術(shù)參數，配合特殊的工藝處理，從而限度的客服渦街流量計存在的固有自振蕩頻率對信號的影響這個(gè)通病。這是在制作渦街流量計方面的技術(shù)優(yōu)勢.使得出廠(chǎng)的渦街流量計具有良好的抗振動(dòng)能力。

.智能渦街流量計的傳感器的通用性很強.從而使傳感器具有良好的互換性，采用數控設備加工傳感器的表體和漩渦發(fā)生體等，確保加工精度，從而真正做到不會(huì )因零部件的更換而影響傳感器的，重復性和精度;能產(chǎn)生強大而穩定的渦街信號。

.結構簡(jiǎn)單牢固，無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高.使用維護方便。

.檢測元件不與介質(zhì)接觸，性能穩定，使用壽命長(cháng)傳感器采用檢測探頭與漩渦發(fā)生體分開(kāi)安裝.而且耐高溫的壓電晶體密封在檢測探頭內不與被測介質(zhì)接觸.所以渦街流量計具有結構筒單、通用性好和穩定性高的特點(diǎn)。

    輸出與流量成正比的脈沖信號或模擬信號，無(wú)零點(diǎn)滾移，精度高.方便與計算機聯(lián)網(wǎng)

  測量范圍寬，量程比可達1:10

   渦街流量計測量體積流量時(shí)不需補償.渦街輸出的信號實(shí)際上是與流速成線(xiàn)性關(guān)系的，也就是與體積流量成正比。壓力和溫度補償的目的是為了得到流體的密度，乘以體積流量就得到質(zhì)量流量，若測量氣體的體積流量就不需要補償了。

.壓力損失小。

  用口徑DN50的渦街流量計測量可燃氣體的流量，若管道內的流量Qmax=200m/h時(shí)，傳感器的壓力損失是:AP=1.08×10-6pV2(KPa)=0.605KPa

.在一定的雷諾數范圍內，流量特性不受流體壓力、溫度、密度、密度、成分的影響，僅是與漩渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān)。

.應用范圈廣.蒸氣、氣體、液體流量均可測量。

三、技術(shù)指標

四、流量計的正確選型

流量計的口徑選型很重要，要遵循一些原則進(jìn)行選擇?？趶竭x擇步驟如下：被測介質(zhì)的流量、常用流量、最小流量；壓力、常用壓力、最小壓力；溫度、常用溫度、最小溫度；流量測量范圍是否處于儀表的工作范圍(即上限流量的1/2-2/3處)。見(jiàn)表：

測量飽和蒸汽質(zhì)量流量的選型及流量測量范圍

測量過(guò)熱蒸汽和液體的選型

測量氣體體積的選型

注:根據上術(shù)寄托則選擇的口徑不一定與管道通徑相一致.如不同時(shí)應連接異形管.再配卜段必要的直管段長(cháng)度。

五、外形尺寸

夾持式連接型外形尺寸

注：1、以上參數適用于法蘭卡裝式2.5MPa以下壓力規格的渦街流量計。

2、安裝法蘭為專(zhuān)用法蘭，出廠(chǎng)時(shí)已配備，安裝法蘭的標準為企業(yè)標準，推薦使用。

說(shuō)明：

1、以上尺寸僅供設計選型時(shí)參考，實(shí)際尺寸以出廠(chǎng)或訂貨時(shí)確認為準。

2、常用無(wú)縫鋼管直徑為公制鋼管直徑，如采用英制鋼管，需在訂貨時(shí)注明。

3、管道對焊式、螺紋連接式、卡箍連接式、固定插入式、球閥插入式的結構外形尺寸，以及高溫型、超低溫型的外形尺寸以出廠(chǎng)或訂貨時(shí)確認為準。

4、流量計安裝法蘭采用企業(yè)標準或國家標準GB/T9119-2000，也可根據用戶(hù)需要采用國家其他部門(mén)或行業(yè)標準，或采用其他國家標準(美標、德標、日標等)，如需特殊標準請在訂貨時(shí)注明。

法蘭連接型外形尺寸

注：1、以上參數僅適用于法蘭連接式1.6MPa以下壓力規格的渦街流量計

2、儀表長(cháng)度為標準型尺寸，帶一體化壓力補償型儀表長(cháng)度相應加長(cháng)50mm。

3、法蘭連接式渦街流量計出廠(chǎng)時(shí)不配帶管道法蘭和螺栓，用戶(hù)需另行購買(mǎi)，連接法蘭的標準為CB/T9119-2000突面板式平焊鋼制管法蘭。

六、安裝指南

  安裝使用注意事項

流量計在水平管道上的安裝

1. 在水平管道上安裝是流量計的安裝方式。
2. 測量氣體流量時(shí)，若被測氣體中含有少量的液體，流量計應安裝在管線(xiàn)的較高處。
3. 測量液體流量時(shí)，若被測液體中含有少量的氣體，流量計應安裝在管線(xiàn)的較低處。

流量計在垂直管道的安裝

1. 測量氣體流量時(shí)，流量計可以安裝在垂直管道上，流向不限。
2. 若被測氣體中含有少量的液體，氣體流向應由下向上。
3. 測量液體流量時(shí)，液體流向應由下向上。

流量計和顯示儀運行前的準備工作

1. 仔細檢查流量計的安裝，接線(xiàn)等是否正確無(wú)誤；
2. 接通顯示儀電源，觀(guān)察顯示儀是否有流量顯示；
3. 緩慢打開(kāi)閥門(mén)，到一個(gè)較小壓力時(shí)停止，觀(guān)察傳感器周?chē)欠裼行孤┈F象，并觀(guān)察顯示儀表是否有流量顯示；
4. 若情況正常，開(kāi)打閥門(mén)，穩定一段時(shí)間后，觀(guān)察儀表顯示的流量是否正常。

如何正確選擇測壓力點(diǎn)和測溫度點(diǎn)

根據測量的需要須在流量計附件測量壓力和溫度時(shí)，

1. 測壓力點(diǎn)應在流量計下游的3-5D處。
2. 測溫度點(diǎn)應在流量計下游的6-8處。

D為儀表工稱(chēng)口徑

就地顯示型和二線(xiàn)制4~20mA輸出的接線(xiàn)圖

1. 一般情況下，流量計與智能流量積算儀的連接線(xiàn)采用三芯屏線(xiàn)(RVVP3×0.5mm)屏蔽層應可靠地接在放大器盒內的接地螺絲上。
2. 連接線(xiàn)不能與電力線(xiàn)平行排放在一起，至少間隔在20cm以上，單獨穿行在金屬管子中。連接線(xiàn)要固定好，不能晃動(dòng)。

實(shí)物接線(xiàn)圖

實(shí)物安裝圖

注:內供電3.6V電池，開(kāi)關(guān)拔向內供電；二線(xiàn)制4~20mA輸出，開(kāi)關(guān)拔向外供電

流量計與智能流量積算儀的接線(xiàn)圖

1. 一般情況下，流量計與智能流量積算儀的連接線(xiàn)采用三芯屏蔽線(xiàn)(RVVP3×0.5mm)屏蔽層應可靠地接在放大器盒內的接地螺絲上。
2. 連接線(xiàn)不能與電力線(xiàn)平行排放在一起，至少間隔在20cm以上，單獨穿行在金屬管子中。連接線(xiàn)要固定好，不能晃動(dòng)。

注：出廠(chǎng)前放大電路板上的電源開(kāi)關(guān)在+12V上，如果輸入電源是+24V電源供電請把放大電路上的開(kāi)關(guān)撥到+24V上(線(xiàn)路板上有指導)

流量計帶壓力溫度補償和智能流量積算儀的接線(xiàn)圖

1. 一般情況下，流量計與智能流量積算儀的連接線(xiàn)采用三芯屏蔽線(xiàn)(RVVP3×0.5m2)屏蔽層應可靠地接在放大器盒內的接地螺絲上。

2.連接線(xiàn)不能與電力線(xiàn)平行排放在一起，至少間隔在20cm以上，單獨穿行在金屬管子中。連接線(xiàn)要固定好，不能晃動(dòng)。

注：出廠(chǎng)前放大電路板上的電源開(kāi)關(guān)在+12V上，如果輸入電源是+24V電源供電請把放大電路上的開(kāi)關(guān)撥到+24V上(線(xiàn)路板上有指導)