產品簡介
渦街流量計便是依據卡門旋渦原理進行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質適應能力，無需溫度壓力補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、壓力感測器可測量標況體積流量和質量流量，是節流式流量計的理想替代產品。
為提高渦街流量計的耐高溫及抗振動性能，新近開發出了SDLU改進型渦街流量感測器，因其獨特的結構和選材使該感測器可在高溫（350℃）、強振動（≤1g）的惡劣工況下使用。
工作原理
不鏽鋼渦街流量計是利用流體力學中著名的卡門渦街原理，即在流動的流體中插入一個非流線性斷面的主題，流體流動受到影響，在一定的雷諾數範圍內將在柱體下游，均要產生漩渦分離。當這些漩渦排列成兩排、且兩側漩渦的間距與同列中兩相鄰漩渦的間距之比滿足0.281，就能得到穩定的交替排列漩渦，這種穩定而規則地排列的渦列成為卡門渦街，這個穩定的條件是馮。卡門對於理想渦街研究分析得到的，後來一般吧錯排的渦街稱為卡門渦街。這就是卡門渦街流量計的名稱由來。理論和實驗的研究都證明，漩渦分離頻率，即單位時間內由柱體一側分離的漩渦數目與流體數目成正比，與柱體迎流面的寬度成反比。
主要特點
在實際套用中，往往最大流量遠低於儀表的上限值，隨著負荷的變化，最小流量又往往會低於儀表的下限值，儀表並非工作在它的最佳工作段，為了解決這一問題，通常採用在測量處縮徑提高測量處的流速，並選用較小口徑的儀表以利於儀表的測量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進行整流，使加工、安裝都不方便。我公司研製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，其結構尺寸小，僅為工藝管內徑的1/3，與渦街流量計作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對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採用微功耗高新技術，採用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節省了電纜和顯示儀表的採購安裝費用，可就地顯示瞬時流量、累積流量等。溫度補償一體型渦街流量計還帶有溫度感測器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度並計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力感測器，用於氣體流量測量可直接測量出氣體介質的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量。
技術參數
測量介質：氣體、液體、蒸氣
口徑規格法蘭卡裝式口徑選擇25,32,50,80,100
法蘭連線式口徑選擇100,150,200
流量測量範圍正常測量流速範圍?雷諾數1.5×104～4×106；氣體5～50m/s;液體0.5～7m/s
正常測量流量範圍液體、氣體流量測量範圍見表2；蒸氣流量範圍見表3
測量精度1.0級? 1.5級
被測介質溫度:常溫–25℃～100℃
高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃
輸出信號脈衝電壓輸出信號高電平8～10V 低電平0.7～1.3V
脈衝占空比約50%,傳輸距離為100m
脈衝電流遠傳信號4～20 mA,傳輸距離為1000m
儀表使用環境溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃
材質不鏽鋼, 鋁合金
電源DC24V或鋰電池3.6V
防爆等級本安型iaIIbT3-T6
防護等級IP65
選用要點分析
不鏽鋼渦街流量計正確選型才能保證渦街流量計更好的使用。選用什麼種類的不鏽鋼渦街流量計應根據被測流體介質的物理性質和化學性質來決定?使渦街流量計的通徑、流量範圍、襯裡材料、電極材料和輸出電流等?都能適應被測流體的性質和流量測量的要求。
不鏽鋼渦街流量計1、精密功能檢查
精度等級和功能根據測量要求和使用場合選擇儀表精度等級，做到經濟合算。比如用於貿易結算、產品交接和能源計量的場合，應該選擇精度等級高些，如1.0級、0.5級，或者更高等級;用於過程控制的場合，根據控制要求選擇不同精度等級;有些僅僅是檢測一下過程流量，無需做精確控制和計量的場合，可以選擇精度等級稍低的，如1.5級、2.5級，甚至4.0級，這時可以選用價格低廉的插入式渦街流量計。
2、可測量的介質
測量介質流速、儀表量程與口徑測量一般的介質時，渦街流量計的滿度流量可以在測量介質流速0.5—12m/s範圍內選用，範圍比較寬。選擇儀表規格(口徑)不一定與工藝管道相同，應視測量流量範圍是否在流速範圍內確定，即當管道流速偏低，不能滿足流量儀表要求時或者在此流速下測量準確度不能保證時，需要縮小儀表口徑，從而提高管內流速，得到滿意測量結果。
3、渦街流量變送器的選擇在飽和蒸汽測量中採用VA型壓電式渦街流量變送器，由於渦街流量計量程範圍寬，因此，在實際套用中，一般主要考慮測量飽和蒸汽的流量不得低於渦街流量計的下限，也就是說必須滿足流體流速不得低於5m/s。根據用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器，而不能以現有的工藝管道口徑來選擇變送器口徑。
4、壓力補償壓力變送器的選擇由於飽和蒸汽管路長，壓力波動較大，必須採用壓力補償，考慮到壓力、溫度及密度的對應關係，測量中只採用壓力補償即可，由於明通公司管道飽和蒸汽壓力在0.3-0.7MPa範圍，壓力變送器的量程選擇1MPa即可。
5、.顯示儀表選擇顯示儀表智慧型流量顯示儀，具有穩壓補償、瞬時流量顯示和累積流量積算功能。
結構組成
不鏽鋼渦街流量計要選用符合流體性質和測量要求的檢測技術，設計檢測靈敏度高、測量範圍度寬的檢測元件；主要由發生體、檢測元件、轉換器和表體組成。
1. 旋渦發生體
不鏽鋼渦街流量計以三角型發生體為最佳型體，旋渦發生體兩側交替地產生有規律的旋渦，隨介質流量增大頻率增大，同時旋渦的力度也增強，並且研究表明旋渦力度的大小與旋渦頻率的平方成正比增長。
1）能控制旋渦在旋渦發生體軸線方向上同步分離；
2）在較寬的雷諾數範圍內，有穩定的旋渦分離點，保持恆定的斯特勞哈爾數；
3）能產生強烈的渦街，信號的信噪比高；
4）形狀和結構簡單，便於加工和幾何參數標準化，以及各種檢測元件的安裝和組合；
5）材質應滿足流體性質的要求，耐腐蝕，耐磨蝕，耐溫度變化；
6）固有頻率在渦街信號的頻帶外；
2.檢測元件
為了得到不鏽鋼渦街流量計中的旋渦頻率，從而計算出流體流量，需要使用檢測元件來測量。檢測元件包括熱敏電阻、應變片、壓電晶體、差動電容、超音波。檢測元件把渦街信號轉換成電信號，該信號既微弱又含有不同成分的噪聲，必須進行放大、濾波、整形等處理才能得出與流量成比例的脈衝信號。
1）用設定在旋渦發生體內的檢測元件直接檢測發生體兩側差壓；
2）旋渦發生體上開設導壓孔，在導壓孔中安裝檢測元件檢測發生體兩側差壓；
3）檢測旋渦發生體周圍交變環流；
4）檢測旋渦發生體背面交變差壓；
5）檢測尾流中旋渦列。
3.轉換器
轉換器由金屬殼體和具備各種功能的電子模板構成。電子模板由放大電路、濾波電路、整形電路、D/A轉換電路、流量計算電路及LCD顯示器等組成。轉換器接收檢測元件輸出的信號，並對信號進行處理，獲得流量信息。
4.表體
表體內流體流通部分加工成公稱通徑D的測量管，為被測流體通過儀表提供通道。測量管內安裝發生體和檢測元件，發生體與測量管的軸線垂直，它可以焊接在表體內，也可通過密封件安裝在表體內。
具有自動化檢測技術
不鏽鋼渦街流量計是過程變數的自動化檢測儀表，不鏽鋼渦街流量計是研究實現信息的獲取、轉換、傳輸、處理以及根據處理結果對生產系統進行控制的重要工具。不鏽鋼渦街流量計過程變數的自動化檢測儀表是工業自動化實現的關鍵。任何控制系統都是從生產過程運行的信息測量開始，因為只有在知道生產過程的狀態和工藝參數的條件下才能進行自動控制。隨著科學技術的發展，特別是在新材料、新結構的不鏽鋼渦街流量計結合高性能微型計算機之後，檢測技術有了變革性的進步。這些新技術在檢測系統的準確性、快速性、可靠性和抗干擾等方面發揮了明顯的作用，大大豐富了檢測技術所包含的內容，擴大了檢測技術的套用範圍，使檢測技術發展成為一門內容廣泛，並建立在多種學科發展基礎上的自動化技術先行學科。
套用選型
渦用流量計的選擇（1）渦街流量變送器的選擇
我公司在飽和蒸汽測量中採用明通儀表有限公司生產的VA型壓電式渦街流量變送器，由於渦街流量計量程範圍寬，因此，在實際套用中，一般主要考慮測量飽和蒸汽的流量不得低於渦街流量計的下限，也就是說必須滿足流體流速不得低於5m/s。根據用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器，而不能以現有的工藝管道口徑來選擇變送器口徑。
（2）壓力補償壓力變送器的選擇
由於飽和蒸汽管路長，壓力波動較大，必須採用壓力補償，考慮到壓力、溫度及密度的對應關係，測量中只採用壓力補償即可，由於明通公司管道飽和蒸汽壓力在0.3－0.7MPa範圍，壓力變送器的量程選擇1MPa即可。
（3）顯示儀表選擇
顯示儀表智慧型流量顯示儀，具有溫壓補償、瞬時流量顯示和累積流量積算功能。
（1）儀表系統的設定，合肥儀表總廠需設定的儀表
係數K可用下式表示：
K= 1000/K0
式中：K0為渦街發生體在出廠時標定的儀表常數，L/脈衝；k的單位為脈衝數/m3。
（2）壓力補償壓力變送器的量程設定。
（3）壓力、流量報警上限設定。
3、渦街流量計的安裝
（1）渦街流量計儘量安裝在遠離振動源和電磁干擾較強的地方，振動存在的地方必須採用減振裝置，減少管道受振動的影響。
（2）直管段的配置，前後直管段要滿足渦街流量計的要求，所配管道內徑也必須和渦街流量變送器內徑一致。
4、渦街流量計使用注意事項
儘量減少管道內汽錘對渦街發生體的衝擊。振動較大而又無法消除時，不宜採用渦街流量計
產品原理
在流體中設定三角柱型旋渦發生體，則從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦，如右圖所示，旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。
設旋渦的發生頻率為f，被測介質平均流速為 ，旋渦發生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關係式：
f=SRU1/d=SrU/md （1）
式中 U1--旋渦發生體兩側平均流速，m/s；
Sr--斯特勞哈爾數；
m--旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比
管道內體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中 K--流量計的儀表係數，脈衝數/m3（P/m3）。
K除與旋渦發生體、管道的幾何尺寸有關外，還與斯特勞哈爾數有關。斯特勞哈爾數為無量綱參數，它與旋渦發生體形狀及雷諾數有關，圖2所示為圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關係圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106範圍內，Sr可視為常數，這是儀表正常工作範圍。當測量氣體流量時，VSF的流量計算式為圖2 斯特勞哈爾數與雷諾數關係曲線式中 qVn，qV--分別為標準狀態下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；
Pn，P--分別為標準狀態下和工況下的絕對壓力，Pa；
Tn，T--分別為標準狀態下和工況下的熱力學溫度，K；
Zn，Z--分別為標準狀態下和工況下氣體壓縮係數。
由上式可見，VSF輸出的脈衝頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表係數在一定雷諾數範圍內僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量，這時流量計的輸出信號應同時監測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。
渦街流量計便是依據卡門旋渦原理進行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質適應能力，無需溫度壓力補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、壓力感測器可測量標況體積流量和質量流量，是節流式流量計的理想替代產品。
為提高渦街流量計的耐高溫及抗振動性能，我公司新近開發出了SDLU改進型渦街流量感測器，因其獨特的結構和選材使該感測器可在高溫（350℃）、強振動（≤1g）的惡劣工況下使用。
在實際套用中，往往最大流量遠低於儀表的上限值，隨著負荷的變化，最小流量又往往會低於儀表的下限值，儀表並非工作在它的最佳工作段，為了解決這一問題，通常採用在測量處縮徑提高測量處的流速，並選用較小口徑的儀表以利於儀表的測量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進行整流，使加工、安裝都不方便。我公司研製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，其結構尺寸小，僅為工藝管內徑的1/3，與渦街流量計作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對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採用微功耗高新技術，採用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節省了電纜和顯示儀表的採購安裝費用，可就地顯示瞬時流量、累積流量等。溫度補償一體型渦街流量計還帶有溫度感測器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度並計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力感測器，用於氣體流量測量可直接測量出氣體介質的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量。
測量介質：氣體、液體、蒸氣
口徑規格法蘭卡裝式口徑選擇25,32,50,80,100
法蘭連線式口徑選擇100,150,200
流量測量範圍正常測量流速範圍?雷諾數1.5×104～4×106；氣體5～50m/s;液體0.5～7m/s
正常測量流量範圍液體、氣體流量測量範圍見表2；蒸氣流量範圍見表3
測量精度1.0級? 1.5級
被測介質溫度:常溫–25℃～100℃
高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃
輸出信號脈衝電壓輸出信號高電平8～10V 低電平0.7～1.3V
脈衝占空比約50%,傳輸距離為100m
脈衝電流遠傳信號4～20 mA,傳輸距離為1000m
儀表使用環境溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃
材質不鏽鋼, 鋁合金
電源DC24V或鋰電池3.6V
防爆等級本安型iaIIbT3-T6
防護等級IP65
安裝規範管理
不鏽鋼渦街流量計規範安裝，給使用部門在後續管理提供有力的技術保障，我司對施工單位提出以下幾點具體要求，通過多年的驗證效果很好。
1.不鏽鋼渦街流量計帶4～20mA輸出，脈衝輸出。
2.GPRS遠傳設備需帶脈衝輸入，4～20mA輸入。
3.具有電源防雷和信號防雷（4～20mA）。
4.儀表櫃要求為：櫃內帶UPS電源、配空開及插座、將GPRS通訊裝置、智慧型渦街流量計轉換器等集中安裝並帶鎖。
5.儀表櫃的平穩需水泥墩底座、儀表櫃防護等級適用戶外、櫃頂具有隔熱層防止陽光直射、櫃具有防潑水功能。
6.表井內需有一側留有足夠的直管段，便於智慧型渦街流量計檢測、比對和後續管理。
7.設計不鏽鋼渦街流量計時前端須留有至少10倍公稱通經（10DN）的直管段，後端須留有大於5DN的直管段，確保計量準確。
8.不鏽鋼渦街流量計應嚴格按說明書安裝，安裝完畢後需測量接地，接地電阻值應在10Ω以下。等電位連線線使用多股銅束導線，線纜需大於等於16mm2；儀表接地線使用多股銅束導線，線纜要求大於等於6mm2。接地標準詳見GB50343-2009《建築物電子信息系統防雷技術規範》。
