一. 智能涡街流量计的概述
涡街流量计也称旋涡流量计是用途极其广泛的一种流量计量仪表，几乎可以用在所有气体、液体和蒸汽的流量计量、测量和控制。
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、轻工、动力供热等行业。
涡街流量计具有以下特点：
1、测量精度高，量程宽；
2、测量介质广泛，可测量液体、气体和蒸汽；
3、工作温度高，介质温度可达350℃；
4、无运动部件，无磨损，可靠性高；
5、表体采用不锈钢材料，美观、耐腐蚀。
二. 智能涡街流量计的测量原理
当管道中流体介质通过旋涡发生体三角柱时，由于局部流速加速而产生旋涡现象，此旋涡分成两列交替地出现，这种旋涡列被称为卡门涡街。
卡门涡街的释放频率与三角柱宽度尺寸和流体的流动速度有关，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
St-斯特罗哈尔数
V-介质流速
d-三角柱的宽度
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，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.智能涡街流量计的技术参数
◆ 公称口径：DN15～DN500；
◆ 适用范围：气体：空气、二氧化碳、氧气、氮气、煤气、天燃气、沼气和其他各种化学气体等；
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：防爆介质:-40℃～100℃；低温介质:-40℃～100℃；
中温介质:-40℃～280℃；高温介质:-40℃～350℃；
◆ 公称压力：低压：1.6MPa 、≤2.5MPa ；中压：≤4MPa 、≤6.3MPa；
高压：≤11MPa 、≤15MPa 、≤26MPa 、≤42MPa；
◆ 精度等级：测量液体：1级（0.5级可协议订货）；测量气体： 1.5级（1级可协议订货）；
测量蒸汽： 1.5级（1级可协议订货）；
◆ 流速范围：液体：0.3～8m/s，气体：3～65m/s，蒸汽：3～70m/s；
◆ 测量范围：见表一、表二、表三；
◆ 输出信号：电压脉冲：低电平≤1V，高电平 ≥6V；标准电流：4～20mA；
◆ 供电电源：电压脉冲输出：+12VDC/+24VDC；4～20mA标准电流输出：+24VDC；
现场液晶显示：3.6V 1号1节锂电池供电，使用寿命大于2年；
◆ 环境温度：-30℃～+55℃；
◆ 表体材料：304，其他材质可协议供货；
◆ 防护等级：IP65、IP67；
◆ 防爆等级：ExiaⅡCT4；
◆ 防爆合格证号：CE062108，CE062124 ；
四. 智能涡街流量计的选型指南
1.确定传感器的结构
A、连接方式：法兰卡装式（表体不带法兰）或法兰连接式（表体本身带法兰）。一般建议选用法兰卡装式，因为其结构紧凑，价格低，而且供货周期短。
B、结构类型：一体型结构和分体型结构。一般采用一体型结构，只有在特殊场合下采用分体型结构（如：介质温度高时、环境温度或湿度高时、带现场显示为读数方便时）。
C、显示方法：无现场显示、带现场显示和只带现场显示。现场显示是指在表头上装有液晶显示电路，可显示累积流量、瞬时流量等参数。
D、信号输出方式：脉冲信号输出和4～20mA标准电流信号输出。一般情况下建议采用脉冲信号输出，因为脉冲信号直接与旋涡脱落频率相对应，不需转换，具有最高的累计精度；同时，脉冲信号传输效果较好。标准电流信号输出一般用于与终端或控制系统组成流量测量系统。
E、防爆形式：非防爆型和本安防爆型。如果被测介质是易燃易爆物质或测量环境存在易燃易爆物质，应选用防爆型。
2.确定涡街流量计的配置
A、密度补偿：在测量蒸汽的质量流量时，由于其密度随着温度和压力的变化而变化，所以要随时对蒸汽的密度进行补偿，这时要用铂热电阻和压力变送器与涡街流量传感器共同组成质量流量测量系统。如果是测量饱和蒸汽，要用铂热电阻或压力变送器组成质量流量测量系统；如果是测量过热蒸汽，要用铂热电阻和压力变送器共同组成质量流量测量系统；无论是测量饱和蒸汽还是过热蒸汽，如果温度和压力比较稳定，为降低设备成本，也可以根据工况状态，用设定固定值的办法补偿密度；其他介质可根据实际情况组成质量流量测量系统。
B、智能流量积算仪的选择：只要求显示参数，可选择数码管显示或液晶显示的智能流量积算仪；需要追溯历史数据，带有记忆功能，则应选用智能流量积算无纸记录仪；测量饱和蒸汽，应选择带温度自动补偿密度或压力自动补偿密度的流量积算仪；测量过热蒸汽，应选择带温度和压力同时补偿密度的流量积算仪；采用远程通讯，智能流量积算仪应考虑带有RS485或RS232通讯接口；要求与控制系统组成流量测量系统时，智能流量积算仪应带4～20mA标准电流信号输出接口；在需要时，应配置后备电源，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48小时以上。）；是否需要提供仪表箱，将智能流量积算仪放置其中，仪表箱带锁，使智能流量积算仪的设置参数不可随意调整，具有防盗功能，同时，在仪表箱内装有保护电路，起到对智能流量积算仪的保护作用。
C、远程监测：在需要多点计量、分布面积较大、需要实时监测时，可采用GSM/GPRS通讯网络或无线专网远程流量监测系统，实现对各管路流量的实时监测和管理。
3.传感器口径的确定
传感器口径不同，其测量范围不同，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。测量气体和液体时，首先确定介质在工况下的密度和大致流量范围，就可通过查表法（表一、表二）确定传感器的口径；测量饱和蒸汽时，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（表三）确定传感器的口径；测量过热蒸汽时，确定工况温度和压力，通过查表法（表四）确定其密度，通过此密度和大致流量范围，利用查表法（表三）确定传感器口径。
表一 液体工况下流量测量范围
|
公称
通径（mm）
|
常 用 密 度 （kg/m3）
|
最大
流量（m3/h）
|
检定范围
（常温水）（m3/h）
|
| 500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
1200 |
1400 |
1600 |
1800 |
|
不 同 密 度 液 体 可 测 量 流 量 下 限 （m3/h）
|
|
DN15
|
0.60 |
0.50 |
0.47 |
0.37 |
0.36 |
0.35 |
0.30 |
0.28
|
0.26 |
0.24 |
4.5 |
0.6-3.0 |
| DN20 |
1.15 |
1.00 |
0.98 |
0.90 |
0.80 |
0.60 |
0.58 |
0.56 |
0.54 |
0.52 |
8 |
0.8-6.5 |
| DN25 |
1.30 |
1.20 |
1.10 |
1.05 |
1.00 |
0.90 |
0.82 |
0.76 |
0.71 |
0.68 |
12 |
1.2-10 |
| DN32 |
1.19 |
1.80 |
1.70 |
1.62 |
1.56 |
1.50 |
1.45 |
1.35 |
1.20 |
1.00 |
20 |
1.8-15 |
| DN40 |
3.50 |
3.20 |
3.00 |
2.80 |
2.60 |
2.28 |
2.20 |
2.10 |
2.00 |
1.90 |
32 |
3.0-24 |
| DN50 |
4.70 |
4.30 |
3.90 |
3.70 |
3.60 |
3.50 |
3.00 |
2.80 |
2.60 |
2.50 |
50 |
4.5-36 |
| DN65 |
7.10 |
6.60 |
6.30 |
6.20 |
6.10 |
6.00 |
5.00 |
4.50 |
4.20 |
4.00 |
84 |
7.5-60 |
| DN80 |
11.00 |
10.00 |
9.60 |
9.20 |
9.10 |
9.00 |
8.00 |
7.60 |
7.00 |
6.00 |
127 |
12-100 |
| DN100 |
20.00 |
18.00 |
17.00 |
16.00 |
15.00 |
14.00 |
13.00 |
12.00 |
10.00 |
9.00 |
198 |
20-160 |
| DN125 |
28 |
26 |
25 |
24 |
23 |
22 |
21 |
20 |
18 |
14 |
310 |
30-240 |
| DN150 |
52 |
50 |
45 |
42 |
36 |
32 |
30 |
28 |
26 |
20 |
445 |
45-360 |
| DN200 |
99 |
88 |
77 |
70 |
62 |
57 |
53 |
50 |
43 |
35 |
791 |
90-720 |
| DN250 |
184 |
165 |
150 |
130 |
110 |
89 |
80 |
72 |
68 |
55 |
1230 |
140-1100 |
| DN300 |
250 |
220 |
200 |
180 |
160 |
128 |
120 |
110 |
98 |
77 |
1780 |
200-1600 |
| DN350 |
350 |
280 |
250 |
210 |
190 |
173 |
160 |
140 |
120 |
100 |
2450 |
280-2300 |
| DN400 |
450 |
400 |
360 |
300 |
260 |
226 |
200 |
180 |
160 |
140 |
3160 |
350-2800 |
| DN450 |
500 |
450 |
400 |
350 |
300 |
286 |
260 |
240 |
210 |
180 |
4000 |
400-3200 |
| DN500 |
600 |
530 |
480 |
420 |
380 |
355 |
330 |
300 |
260 |
220 |
4950 |
500-4000 |
表二 气体工况下流量测范围
表三、表四请详见“选型使用手册”，“选型使用手册”可在本网站下载。
4.常用计算公式
4.1质量流量计算
本公司智能流量积算仪采用的基本公式 ：
QG = 3.6×f×ρ/K－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－（2）
式中： QG－－－－-质量流量（K为铭牌所示值时，单位是t/h；K值缩小1000倍时，单位是kg/h）
f －－－－－－脉冲频率（Hz）
ρ－－－－－－密度（kg/m3）
K－－－－－－仪表系数（脉冲个数/m3）
本公司一体化现场显示仪采用的基本公式 ：
QC = 3600×f×ρ/K－－－－－－－－－－－－－－－－－－（3）
式中： QC－－－－-流量质量K为铭牌所示值时，单位是kg/h
f －－－－－－脉冲频率（Hz）
ρ－－－－－－密度（kg/m3）
K－－－－－－仪表系数（脉冲个数/m3）
4.2常用换算公式
A、标准状态下的体积流量换算成工况状态下的体积流量：
QV = 273+ t×QN/2695×P+0.1013－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 4
B、标准状态下的密度换算成工况状态下的密度：
ρV = 2695×P+0.1013 ×ρN / 273 + t－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－- 5
C、质量流量换算成体积流量：
QV = QG/ρV－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 6
式中: QV－－－－－－-工况状态下的体积流量m3/h
QN－－－－－－-标准状态下的体积流量Nm3/h
QG－－－－－－-质量流量kg/h
ρV－－－－－－工况状态下的密度kg/m3
ρN－－－－－－标准状态下的密度kg/m3
t－－－－－－工况状态下的温度℃
P－－－－－－工况状态下的压力 MPa
4.3传感器压力损失的计算：
传感器口径确定以后，可计算该传感器的压力损失，以便确定该传感器是否对工艺管线有影响。
计算公式为：
△ P≤1.2ρV －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－（7）
其中：△ P－－－－－－传感器的压力损失（Pa）
ρ－－－－－－流体的密度（Kg/m3）
V－－－－－－管道内流体的平均流速（m/s）
各流量对应的流速可根据下列公式计算：
V =353.7×Q/D2－－－－－－－－－－－－－－－－（8）
其中： V－－－－－－流量对应的流速（m/s）
Q－－－－－－流量（m3/h）
D－－－－－－传感器口径（mm）
仪表安装方法、仪表尺寸等更多内容请详见“选型使用手册”，“选型使用手册”可在本网站下载。 |
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