預付費蒸汽流量計選型-渦街流量計

      渦街流量計屬于速度式流量計的一種，主要用于工業管道介質流體的流量測量，如氣體、液體、蒸汽等多種介質。

其特點是壓力損失小，量程范圍大，精度適中，在測量流體為體積流量時，幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。

    因無可動機械零件，因此具有結構簡單、可靠性高、維護量小、流通能力大（與其它同等口徑的流量計比，可通過的流量大），由于渦街流量計具有這些特點，已成為常用的流量儀表之一。

一、工作原理 渦街流量計的工作原理 ：渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的，在流體中設置三角柱型旋渦發生體（旋渦發生體有多種形狀），則從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼旋渦，旋渦在旋渦發生體下游非對稱地排列

旋渦的釋放頻率與流過旋渦發生體的流體平均速度及旋渦發生體特征寬度有關，可用公式1表示： f為輸出頻率，單位為Hz； v為流過旋渦發生體的流體平均速度，單位為m/s； d為旋渦發生體迎流面寬度，單位為m； D 為管道內徑，單位為m； St為斯特勞哈爾數（Strouhalnumber），無量綱數，它與旋渦發生的形狀及雷諾數有關，從圖二中可以看出斯特勞哈爾數在一定的雷諾數范圍內視為常數。

   從中可以看出，斯特勞哈爾數視為常數時，旋渦發生體迎流面寬度、工藝管徑確定后，頻率只與流速有關。

渦街流量計的流量方程： 式中：qv為體積流量，m3/s； qm為質量流量，kg/s； f為傳感器輸出信號的頻率，Hz； K為傳感器的儀表系數； ρ為流體密度，kg/ m3。 當測量氣體時，渦街流量計的流量方程式為： 式中：Pn ，Tn 分別為標準狀態下的壓力和溫度； Z ，Zn 分別為工作狀態下和標準狀態下的氣體壓縮系數； qvn為標準狀態下（20℃，101.32kPa）體積流量，m3/s； P ，T 分別為工作狀態下的壓力和溫度 傳感器的儀表系數k值由流量標準裝置校驗得到，校驗介質通常是用水或空氣。

  從中可見，一般渦街流量計頻率輸出信號不受流體物性和組分變化的影響，只與儀表系數K、旋渦發生體的形狀和尺寸、雷諾數有關，而當儀表系數K、旋渦發生體的形狀和尺寸在產品出廠前已確定，當雷諾數工作在精度確保范圍內時，渦街流量計頻率輸出信號只與流速有關。

  但是，當我們需要的是質量流量時，我們在得到體積流量的同時還要取得流體的密度，這就要對密度產生影響的參數進行檢測，如溫度、壓力等，對密度進行修正。

二、分類 渦街流量計有好多種分類，我們常用的是： 按傳感器連接方式分類，

被分為：1）法蘭連接型；2）對夾型（也稱夾持型）； 按傳感器與轉換器組成分類，被分為：1）一體型；2）分離型； 按傳感器結構形式分類，被分為：1）滿管式；2）插入式。

三、結構 渦街流量計一般由四部分組成，旋渦發生體、旋渦檢出器、儀表表體及轉換器。 1、旋渦發生體。旋渦發生體分為單旋渦發生體和多旋渦發生體。常用的是單旋渦發生體，它的基本形狀有三角形、圓形、矩形等，將單旋渦發生體再進行組合，即是多旋渦發生體，多旋渦發生體對提高渦街強度、穩定性及減低雷諾數下限有一定作用。

2、旋渦檢出器。檢測旋渦一般有五種方式：1）在旋渦發生體內設置檢測元件，直接檢測發生體兩側的差壓；2）在旋渦發生體上開導壓孔，在導壓孔中設置檢測元件，檢測發生體兩側的差壓；3）檢測旋渦發生體周圍的交變環流；4）檢測旋渦發生體背面的交變環流；5）檢測尾流中的旋渦列。通過以上五種檢測方式，采用熱敏、應力、應變、電容、光電、超聲等技術的檢測元件，即構成多品種渦街流量計傳感器。

3、轉換器。將傳感器檢測出的渦街信號通過放大、濾波、整形等處理，根據實際需要，轉換成脈沖信號或兩線制4~20mA電流信號，供二次儀表或控制系統使用。

4、儀表表體。儀表表體的結構及材料應根據被測介質的溫度、壓力及腐蝕性等參數而定，它對測量準確度也有重要的影響。

四、渦街流量計主要特點 1）結構簡單牢固，無可動部件，安裝維護方便； 2）可測流體種類較多，液體、氣體、蒸汽等，包括部分混相流介質； 3）檢測傳感器不直接接觸被測介質，性能穩定，壽命長； 4）輸出是與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移，精度較高； 5）測量范圍寬，量程比可達10：1，特殊需要的可達20：1或更高； 6）壓力損失較小（與孔板流量計比），運行費用低，更具節能意義。

7）在一定的雷諾數范圍內，不受流體物性及組分的影響，只與儀表系數及旋渦發生體的形狀和尺寸有關，對檢測元件比較容易做到標準化設計；

8）性價比高，在眾多的流量儀表中渦街流量計屬于經濟實用的一種。

9）安全性高，若檢測元件發生故障，不會造成管道斷流；

五、注意事項 一臺再好的儀表，若設計選型和安裝不正確，那也不會有好的效果，工程設計時我們應注意： 1、考慮工藝參數: 1）要使旋渦發生體產生旋渦，檢測元件在保證精度范圍內工作。不適合低雷諾數或高粘度的流體介質檢測，因為低雷諾數流體線性度差，高粘度的流體不宜形成旋渦；2）對于被測介質中含有細小顆粒或氣泡含量大于一定比例會影響儀表系數偏離，選用時應慎用；3）對于脈動的流體，極易將流體脈動的頻率疊加到旋渦發生體的工作脈沖上引起共振，選型時應回避；4）對于含固體微粒物的流體對旋渦發生體的沖刷會磨損旋渦發生體，若含有的纖維臟污的流體纏繞在旋渦發生體上會影響使用壽命和測量度；5）考慮介質的腐蝕性；6）對用于測量大口徑管道流量時適合用插入式的。

2、安裝環境：1）傳感器應避免安裝在有強烈機械振動的管道上（如泵出口），若不可避免時，應采取防震措施；2）傳感器（包括連接傳感器的屏蔽電纜敷設時）應避免安裝在高溫熱源、輻射源、強電磁場干擾和強腐蝕的環境中；3）考慮儀表便于安裝維修的空間；4）考慮安全與防護等級。 3、安裝方式：1）保證流量計前后的直管段（需看儀表產品說明書上直管段要求，越是滿足要求，測量度越高）；2）渦街流量計水平安裝較多，測量液體流量時，若被測液體中含有少量的氣體，傳感器應安裝在管線的較低處，測量氣體流量時，若被測氣體中含有少量的液體，傳感器應安裝在管線的較高處；垂直安裝時，液體的流向自下而上，氣體的流向不限，但氣體中含有少量液體時，則氣體流向必須自下而上。3）對于在水平管道上測量過熱蒸汽，飽和蒸汽和低溫液體時，若條件允許采用側裝，這樣流體的溫度對放大器的影響較小（任何在水平管道上安裝的傳感器都可在水平管道上側裝）。