智能渦街流量計(jì)
智能渦街流量計(jì)原理
在流體中設(shè)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(duì)稱地排列。
設(shè)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：
設(shè)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 ?。?）
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
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(jì)的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時(shí)，VSF的流量計(jì)算式為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中 K－－流量計(jì)的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時(shí)，VSF的流量計(jì)算式為
(4)
圖2 斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線
式中 qVn，qV－－分別為標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的絕對(duì)壓力，Pa；
Tn，T－－分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K；
Zn，Z－－分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
由上式可見，VSF輸出的脈沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測質(zhì)量流量，這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量還是有直接影響的。
Pn，P－－分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的絕對(duì)壓力，Pa；
Tn，T－－分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K；
Zn，Z－－分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
由上式可見，VSF輸出的脈沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測質(zhì)量流量，這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量還是有直接影響的。
渦街流量計(jì)便是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測量的新型流量計(jì)。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力，無需溫度壓力補(bǔ)償即可直接測量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量，是節(jié)流式流量計(jì)的理想替代產(chǎn)品。
為提高渦街流量計(jì)的耐高溫及抗振動(dòng)性能，我公司新近開發(fā)出了SDLU改進(jìn)型渦街流量傳感器，因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫（350℃）、強(qiáng)振動(dòng)（≤1g）的惡劣工況下使用。
在實(shí)際應(yīng)用中，往往最大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值，隨著負(fù)荷的變化，最小流量又往往會(huì)低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的最佳工作段，為了解決這一問題，通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進(jìn)行整流，使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器，具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用，其結(jié)構(gòu)尺寸小，僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，與渦街流量計(jì)作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對(duì)工藝管直管段的要求，安裝非常方便。
為提高渦街流量計(jì)的耐高溫及抗振動(dòng)性能，我公司新近開發(fā)出了SDLU改進(jìn)型渦街流量傳感器，因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫（350℃）、強(qiáng)振動(dòng)（≤1g）的惡劣工況下使用。
在實(shí)際應(yīng)用中，往往最大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值，隨著負(fù)荷的變化，最小流量又往往會(huì)低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的最佳工作段，為了解決這一問題，通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進(jìn)行整流，使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器，具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用，其結(jié)構(gòu)尺寸小，僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，與渦街流量計(jì)作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對(duì)工藝管直管段的要求，安裝非常方便。
為了使用方便，電池供電的本地顯示型渦街流量計(jì)采用微功耗高新技術(shù)，采用鋰電池供電可不間斷運(yùn)行一年以上，節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購安裝費(fèi)用，可就地顯示瞬時(shí)流量、累積流量等。溫度補(bǔ)償一體型渦街流量計(jì)還帶有溫度傳感器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計(jì)算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量。溫壓補(bǔ)償一體型帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測量可直接測量出氣體介質(zhì)的溫度和壓力，從而顯示氣體的標(biāo)況體積流量。
◆測量介質(zhì)：氣體、液體、蒸氣
◆口徑規(guī)格法蘭卡裝式口徑選擇25,32,50,80,100
◆法蘭連接式口徑選擇100,150,200
◆流量測量范圍正常測量流速范圍?雷諾數(shù)1.5×104～4×106；氣體5～50m/s;液體0.5～7m/s
正常測量流量范圍液體、氣體流量測量范圍見表2；蒸氣流量范圍見表3
◆測量精度1.0級(jí)? 1.5級(jí)
◆被測介質(zhì)溫度:常溫–25℃～100℃
◆高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃
◆輸出信號(hào)脈沖電壓輸出信號(hào)高電平8～10V 低電平0.7～1.3V
◆脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m
◆脈沖電流遠(yuǎn)傳信號(hào)4～20 mA,傳輸距離為1000m
◆儀表使用環(huán)境溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃
◆材質(zhì)不銹鋼, 鋁合金
◆電源DC24V或鋰電池3.6V
◆防爆等級(jí)本安型iaIIbT3-T6
防護(hù)等級(jí)IP65
◆測量介質(zhì)：氣體、液體、蒸氣
◆口徑規(guī)格法蘭卡裝式口徑選擇25,32,50,80,100
◆法蘭連接式口徑選擇100,150,200
◆流量測量范圍正常測量流速范圍?雷諾數(shù)1.5×104～4×106；氣體5～50m/s;液體0.5～7m/s
正常測量流量范圍液體、氣體流量測量范圍見表2；蒸氣流量范圍見表3
◆測量精度1.0級(jí)? 1.5級(jí)
◆被測介質(zhì)溫度:常溫–25℃～100℃
◆高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃
◆輸出信號(hào)脈沖電壓輸出信號(hào)高電平8～10V 低電平0.7～1.3V
◆脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m
◆脈沖電流遠(yuǎn)傳信號(hào)4～20 mA,傳輸距離為1000m
◆儀表使用環(huán)境溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃
◆材質(zhì)不銹鋼, 鋁合金
◆電源DC24V或鋰電池3.6V
◆防爆等級(jí)本安型iaIIbT3-T6
防護(hù)等級(jí)IP65
智能渦街流量計(jì)產(chǎn)品選型
代號(hào) | 通徑 | 流量范圍㎡/h | ||||||
SZY-LU-25 | DN25 | 1~10(液體) | 25~60（氣體） | 蒸汽流量請查看說明書，DN300以上推薦使用插入式渦街流量計(jì) | ||||
SZY-LU-32 | DN32 | 1.5~18(液體) | 15~150（氣體） | |||||
SZY-LU-40 | DN40 | 2.2~27(液體) | 22.6~150（氣體） | |||||
SZY-LU-50 | DN50 | 4~55(液體) | 35~350（氣體） | |||||
SZY-LU-80 | DN80 | 9~135(液體) | 90~900（氣體） | |||||
SZY-LU-100 | DN100 | 14~200(液體) | 140~1400（氣體） | |||||
SZY-LU-150 | DN150 | 32~480(液體) | 300~3000（氣體） | |||||
SZY-LU-200 | DN200 | 56~800(液體) | 550~5500（氣體） | |||||
代號(hào) | 功能1 | |||||||
N | 無溫壓補(bǔ)償 | |||||||
Y | 有溫壓補(bǔ)償 | |||||||
代號(hào) | 輸出型號(hào) | |||||||
F1 | 4-20mA輸出（二線制） | |||||||
F2 | 4-20mA輸出（三線制） | |||||||
F3 | RS485通訊接口 | |||||||
代號(hào) | 被測介質(zhì) | |||||||
J1 | 液體 | |||||||
J2 | 氣體 | |||||||
J3 | 蒸汽 | |||||||
代號(hào) | 連接方式 | |||||||
L1 | 法蘭卡裝式 | |||||||
L2 | 法蘭連接式 | |||||||
代號(hào) | 功能2 | |||||||
E1 | 1.0級(jí) | |||||||
E2 | 1.5級(jí) | |||||||
T1 | 常溫 | |||||||
T2 | 高溫 | |||||||
T3 | 蒸汽 | |||||||
P1 | 1.6MPa | |||||||
P2 | 2.5MPa | |||||||
P3 | 4.0MPa | |||||||
D1 | 內(nèi)部3.6V供電 | |||||||
D2 | DC24V供電 | |||||||
B1 | 不銹鋼 | |||||||
B2 | 碳鋼 | |||||||
渦街流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn):
① SZY-LU-智能渦街流量計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是抗振性能特別好，無零點(diǎn)漂移，可靠性高。通過長時(shí)間對(duì)渦街流量計(jì)進(jìn)行的大量波形分析和頻譜分析，龍勝設(shè)計(jì)出了最佳的探頭形狀、壁厚，高度、探頭桿直徑及與之相配套的壓電晶體，采用先進(jìn)的數(shù)控車床進(jìn)行加工，確保加工的同軸度和光潔度等技術(shù)參數(shù)，配合特殊的工藝處理，從而最大限度的克服渦街流量計(jì)存在的固有自振蕩頻率對(duì)信號(hào)的影響這個(gè)通病。這是龍勝公司在制作渦街流量計(jì)方面的技術(shù)獨(dú)特優(yōu)勢，使得龍勝公司出廠的渦街流量計(jì)具有量好的抗振動(dòng)能力。
②FFM63系列智能渦街流量計(jì)的傳感器的通用性很強(qiáng)，從而使傳感器具有良好的互換性采用先進(jìn)數(shù)控設(shè)備加工傳感器的表體和旋渦發(fā)生體等，確保加工精度，從而使零部件（特別是旋渦發(fā)生體）的通用性強(qiáng)，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(fù)性和精度；能產(chǎn)生強(qiáng)大而穩(wěn)定的渦街信號(hào)。
③結(jié)構(gòu)簡單牢固，無可動(dòng)部件，可靠性高，使用維護(hù)方便。
④檢測元件不與介質(zhì)接觸，性能穩(wěn)定，使用壽命長
傳感器采用檢測探頭與旋渦發(fā)生體分開安裝，而且耐高溫的壓電晶體密封在檢測探頭內(nèi)，不與被測介質(zhì)接觸，所以FFM63系列渦街流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、通用性好和穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。
⑤輸出與流量成正比的脈沖信號(hào)或模擬信號(hào)，無零點(diǎn)漂移，精度高，方便與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)
⑥測量范圍寬，量程比可達(dá)1：10
⑦渦街流量計(jì)測量體積流量時(shí)不需補(bǔ)償，渦街輸出的信號(hào)實(shí)際上是與流速成線性關(guān)系的，也就是與體積流量成正比。壓力和溫度補(bǔ)償?shù)哪康氖菫榱说玫搅黧w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(bǔ)償了。
⑧壓力損失小。
用口徑DN50的渦街流量計(jì)測量可燃?xì)怏w的流量，若管道內(nèi)的最大流量Qmax ＝200m3/h時(shí)，傳感器的壓力損失是：△P ＝1.08×10-6 ρv2（kPa）= 0.605 KPa
⑨在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，流量特性不受流體壓力、溫度、黏度、密度、成分的影響，僅是與旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān)。
⑩應(yīng)用范圍廣，蒸汽、氣體、液體流量均可測量。
渦街流量計(jì)的技術(shù)參數(shù)
●測量流體：飽和蒸汽、過熱蒸汽、氣體、液體（避免多相流）
●測量準(zhǔn)確度及重復(fù)性：
① SZY-LU-智能渦街流量計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是抗振性能特別好，無零點(diǎn)漂移，可靠性高。通過長時(shí)間對(duì)渦街流量計(jì)進(jìn)行的大量波形分析和頻譜分析，龍勝設(shè)計(jì)出了最佳的探頭形狀、壁厚，高度、探頭桿直徑及與之相配套的壓電晶體，采用先進(jìn)的數(shù)控車床進(jìn)行加工，確保加工的同軸度和光潔度等技術(shù)參數(shù)，配合特殊的工藝處理，從而最大限度的克服渦街流量計(jì)存在的固有自振蕩頻率對(duì)信號(hào)的影響這個(gè)通病。這是龍勝公司在制作渦街流量計(jì)方面的技術(shù)獨(dú)特優(yōu)勢，使得龍勝公司出廠的渦街流量計(jì)具有量好的抗振動(dòng)能力。
②FFM63系列智能渦街流量計(jì)的傳感器的通用性很強(qiáng)，從而使傳感器具有良好的互換性采用先進(jìn)數(shù)控設(shè)備加工傳感器的表體和旋渦發(fā)生體等，確保加工精度，從而使零部件（特別是旋渦發(fā)生體）的通用性強(qiáng)，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(fù)性和精度；能產(chǎn)生強(qiáng)大而穩(wěn)定的渦街信號(hào)。
③結(jié)構(gòu)簡單牢固，無可動(dòng)部件，可靠性高，使用維護(hù)方便。
④檢測元件不與介質(zhì)接觸，性能穩(wěn)定，使用壽命長
傳感器采用檢測探頭與旋渦發(fā)生體分開安裝，而且耐高溫的壓電晶體密封在檢測探頭內(nèi)，不與被測介質(zhì)接觸，所以FFM63系列渦街流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、通用性好和穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。
⑤輸出與流量成正比的脈沖信號(hào)或模擬信號(hào)，無零點(diǎn)漂移，精度高，方便與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)
⑥測量范圍寬，量程比可達(dá)1：10
⑦渦街流量計(jì)測量體積流量時(shí)不需補(bǔ)償，渦街輸出的信號(hào)實(shí)際上是與流速成線性關(guān)系的，也就是與體積流量成正比。壓力和溫度補(bǔ)償?shù)哪康氖菫榱说玫搅黧w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(bǔ)償了。
⑧壓力損失小。
用口徑DN50的渦街流量計(jì)測量可燃?xì)怏w的流量，若管道內(nèi)的最大流量Qmax ＝200m3/h時(shí)，傳感器的壓力損失是：△P ＝1.08×10-6 ρv2（kPa）= 0.605 KPa
⑨在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，流量特性不受流體壓力、溫度、黏度、密度、成分的影響，僅是與旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān)。
⑩應(yīng)用范圍廣，蒸汽、氣體、液體流量均可測量。
渦街流量計(jì)的技術(shù)參數(shù)
●測量流體：飽和蒸汽、過熱蒸汽、氣體、液體（避免多相流）
●測量準(zhǔn)確度及重復(fù)性：
| 測量流體 | 準(zhǔn)確度 | 重復(fù)性 |
| 氣體（含蒸汽） | 1.0級(jí) | 0.33% |
| 液體 | 1.5級(jí) | 0.5% |
●測量范圍
| 測量流體 | 流速下限（m/s） | 流速上限(m/s) |
| 氣體（含蒸汽） | 7 | 70 |
| 液體 | 0.7 | 7 |
●額定壓力：1.6MPa、2.5MPa、6.3MPa
●流體溫度：-40℃～250℃(普通型)，100℃～350℃(普通型)
●結(jié)構(gòu)類型：一體型渦街流量計(jì)
●結(jié)構(gòu)材質(zhì)
●流體溫度：-40℃～250℃(普通型)，100℃～350℃(普通型)
●結(jié)構(gòu)類型：一體型渦街流量計(jì)
●結(jié)構(gòu)材質(zhì)
| 部件名稱 | 材質(zhì) |
| 傳感器表體 | 304不銹鋼、316不銹鋼 |
| 旋渦發(fā)生體 | 304不銹鋼、316不銹鋼 |
| 檢測探頭 | 316L |
| 連桿 | 304不銹鋼 |
| 散熱器 | 鋁合金 |
| 墊片 | 耐高溫石棉墊、丁晴橡膠墊片、石墨墊片 |
●工作電源
| 第一種電源方式 | 3.6V鋰電池供電（就地顯示型） |
| 第二種電源方式 | 24VDC（或12VDC） |
| 第二種電源方式 | 24VDC（或12VDC）或3.6V鋰電池供電雙電源供電 |
●輸出信號(hào)：脈沖輸出、4～20mA 電流輸出，RS485通訊等三種輸出可供選擇
●電氣接口：M20*1.5
●防護(hù)等級(jí)：IP65
●表體處理：傳感器表體采用不銹鋼噴砂，放大器外殼采用噴塑。
●環(huán)境溫度：-35℃～60℃（無LCD）、-5℃～60℃（帶LCD）
●相對(duì)濕度：5%～95℃
●電氣接口：M20*1.5
●防護(hù)等級(jí)：IP65
●表體處理：傳感器表體采用不銹鋼噴砂，放大器外殼采用噴塑。
●環(huán)境溫度：-35℃～60℃（無LCD）、-5℃～60℃（帶LCD）
●相對(duì)濕度：5%～95℃
一般原則：在易受電噪聲干擾的場所，使用屏蔽電纜。屏蔽層應(yīng)可靠的接在放大器的接地螺絲上或在控制室接工作接地。在高溫或低溫環(huán)境中或者是現(xiàn)場空氣中含有油、溶劑或其他腐蝕性氣體時(shí)，要采用適合于這種特殊場合的的屏蔽電纜。
頻率信號(hào)輸出的接線
輸出頻率信號(hào)的流量計(jì)與其它設(shè)備之間采用三線制傳輸，供電電源為24VDC±10%（或12VDC），輸出回路的最小負(fù)載電阻為10KΩ，最大電容為0.2UF。
| 如何正確選擇安裝點(diǎn) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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