金湖中原仪表有限公司   ：原理

在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门旋涡，如右图所示，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。

　　涡街流量计是由设计在流场中的旋涡发生体、检测探头及相应的电子线路等组成。当流体流经旋涡发生体时，它的两侧就形成了交替变化的两排旋涡，这种旋涡被称为卡门涡街。斯特罗哈尔在卡门涡街理论的基础上又提出了卡门涡街的频率与流体的流速成正比，并给出了频率与流速的关系式：

　　f = St × V/d

　　式中：f 涡街发生频率 （Hz）

　　V旋涡发生体两侧的平均流速（m/s ）

　　St 斯特罗哈尔系数（常数）

　　这些交替变化的旋涡就形成了一系列交替变化的负压力，该压力作用在检测探头上，便产生一系列交变电信号，经过前置放大器转换、整形、放大处理后，输出与旋涡同步成正比的脉冲频率信号或标准信号。

流量计算和公式

　　设旋涡的发生频率为f，被测介质平均流速为 ，旋涡发生体迎流面宽度为d，表体通径为D，即可得到以下关系式：　f=SrU1/d=SrU/md （1）

　　式中　U1--旋涡发生体两侧平均流速，m/s；

　　Sr--斯特劳哈尔数；

　　m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比

　　管道内体积流量qv为

　　qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr （2）　

　　K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 （3）

　　式中 K--流量计的仪表系数，脉冲数/m3（P/m3）。

　　式中 qVn，qV--分别为标准状态下（0oC或20oC，101.325kPa）和工况下的体积流量，m3/h； Pn，P--分别为标准状态下和工况下的压力，Pa；　

　　Tn，T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度，K；　

　　Zn，Z--分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。

检定

　　现如今能源正在逐步减少，所以国家出台了关于能源管理的相关条例，其中明确指出，涡街流量计在应用于贸易结算中必须要到相关的检定部门做技术检定，出具相应的证书后才能投入使用。

　　现常用的涡街流量计检定方法有两种：

标准表法

　　用涡街流量计作标准器与被检流量计串联，可用静态法或动态法检定。通过比较两台流量计的读数，求得被检涡街流量计误差。

　　标准表法流量计标准装置的特点：

　　1、标准表法装置适用于计量各种流体（包括液体和气体），也适用于各种粘度的液体。

　　2、进行示值检定时，作为标准表的流量计与被检流量计串联安装于同一个封闭管道系统中，一般无时间测量误差。

　　3、作为标准表的涡街流量计，可以与被检流量计各类相同，也可以不同。

　　4、用标准表法检定流量计时可以不切断气流或液流，故适宜于在线检定，也适用于作密闭管路的计量标准器。

      5、标准表法容易实现自动化，密闭安全，*。

　　6、体积小，重量轻，装置构造简单，操作方便，运输安装较易，成本较低。

　　7、标准表流量计准确度偏低，稳定性较差，常需要定期或不定期进行比对，以监督其计量性能。标准表的检定周期较短。

钟罩法

　　由于形如钟罩的开口容器，倒放入装有密封液体（水或其它液体）的上开口圆筒形储液槽内。钟罩是

浮在密封液体中，钟罩内的容积已知，在测量时间间隔内，测量钟罩上升（或下降）时吸入（或排出）气体体积量，可求得气体流量。

　　钟罩法装置是一种容积法气体流量计装置。

　　用钟罩法检定涡街流量计时，可以采用进气方式或排出方式两种检定方法。进气方式工作压力高于钟罩余压，流量较大。排气方式工作压力一般小于钟罩余压，流量较小。

　　钟罩有水封和油封式，对水封式钟罩，若用排气方式检定流量计，同学录被检流量计的温度低于钟罩内的水温时，要考虑空气中的水蒸汽结露而产生的误差。

　　钟罩法只能用于计量接近大气压力的空气流量计。煤气表和湿式气体流量计常用此法检定，流量范围较小，可以检定上限流量为（3000-5000）m3/h的流量计。装置准确度达0.2%~0.5%。

安装要求

管道情况

　　涡街流量计的安装要求有一定的前后直管段，常见情况如下（D为管道的直径）：

安装条件

　　1.传感器应安装在水平、垂直、倾斜（液体流向自下而上）的与其通径相同的管道上。传感器的上游 和下2游应配置一定长度的直管段，其长度应符合前直管段15～20D，后直管段5～1OD的要求。

　　2.安装液体传感器的附近管道内应充满被测液体。

　　3.传感器应避免安装在有强烈机械振动的管道上。

　　4.直管段的内径尽可能与传感器通径*，若不能*，应采用比传感器通径略大的管道，误差 要≤3%，并不超过5mm。

　　5.被测介质含有较多杂质时，应在传感器上游直管段要求的长度以外加装过滤器。

　　传感器应避免安装在有较强电磁场干扰、空间小和维修不方便的场合。

　　管道现场安装图

工业应用

　　智能涡街流量计,主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件，因此可靠性高,维护量小。仪表参数能*稳定。本仪表采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较*、理想的流量仪表。

特点及选型参数

　　测量介质：液体、气体、蒸汽公称通径：DN15-DN300（非标产品可根据用户要求特殊定做）温度范围：-40℃~350℃ 压力规格：PN1.6Mpa; PN2.5Mpa; PN4.0Mpa,更高的压力规格可特殊定做范围度:正常范围1:10 扩展范围1:15压力损失系数:Cd≤2.6系统测量精度:液体、气体 示值±1%

蒸汽 示值±1.5% 插入式流量计示值±2.5%供电电压:传感器+12VDC、+24VDC（可选）

　　变送器+24VDC

　　现场显示型 仪表自带3.6锂电池输出信号:传感器 脉冲频率信号0.1~3000Hz 低电平≤1V 高电平≥6V

　　变送器 两线制4~20mADC电流信号充许振动加速度: 压电式≤0.2g 环境温度: -40℃~55℃（非防爆场所） -20℃~55℃（防爆场所）环境湿度:相对湿度5~85%信号远传距离: ≤500m信号线接口:内螺纹M20×1.5防爆等级:iaⅡCT2-T5防护等级：普通型IP65 潜水型IP68仪表材质：转换器外壳采用铝合金，表体部分采用1Cr18Ni9Ti，也可根据用户要求采用特殊材质。

作用范围及密度表

　　涡街流量计流量测量技术与仪表的应用大致有以下几个领域。

　　工业生产过程

　　流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一，它被广泛适用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域，是发展工农业生产，节约能源，改进产品质量，提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中，流量仪表有两大功用：作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。

　　能源计量

　　能源分为一次能源（煤炭、原油、煤层气、石油气和天然气）、二次能源（电力、焦炭、人工燃气、成品油、液化石油气、蒸汽）及载能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等。能源计量是科学管理能源，实现节能降耗，提高经济效益的重要手段。流量仪表是能源计量仪表的重要组成部分，水、人工燃气、天然气、蒸汽和油品这些常用的能源都使用着数量极其庞大的流量计，它们是能源管理和经济核算*的工具。

　　环境保护工程

　　烟气，废液、污水等的排放严重污染大气和水资源，严重威胁人类生存环境。国家把可持续发展列为国策，环境保护将是21世纪的zui大课题。空气和水的污染要得到控制，必须加强管理，而管理的基础是污染量的定量控制。

　　我国是以煤为主要能源的国家，全国有上百万个烟囱不停地向大气排放烟气。烟气排放控制是*污染的重要项目，每个烟囱必须是安装烟气分析仪表和流量计，组成连椟排放监视系统。烟气的流量沆量有很大因难，它的难度为烟囱尺寸大且形状不规则，气体组分变化不定，流速范围大，脏污，灰尘，腐蚀，高温，无直管段等。

　　交通运输

　　有五种方式：铁路公路、航空、水运、和管道运输。其中管道运输虽早已有之，但应用并不普遍。随着环保问题的突出，管道运输的特点引起人们的重视。管道运输必须装备流量计，它是控制、分配和调度的眼睛，亦是安全监没和经济核算的*工具。

　　涡街流量计主要存在问题及其解决方法

　　主要存在的问题 主要有：①指示*不准；②始终无指示；③指示大范围波动，无法读数；④指示不回零；⑤小流量时无指示；⑧大流量时指示还可以，小流量时指示不准；⑦流量变化时指示变化跟不上；⑧仪表K系数无法确定，多处资料均不*。

　　涡街流量计分析及解决方法

　　总结引起这些问题的主要原因，主要涉及到以下方面：

　　1、选型方面的问题。有些涡街传感器在口径选型上或者在设计选型之后由于工艺条件变动，使得选择大了―个规格，实际选型应选择尽可能小的口径，以提高测量精度，这方面的原因主要同问题①、③、⑥有关。比如，一条涡街管线设计上供几个设备使用，由于工艺部分设备有时候不使用，造成目前实际使用流量减小，实际使用造成原设计选型口径过大，相当于提高了可测的流量下限，工艺管道小流量时指示无法保证，流量大时还可以使用，因为如果要重新改造有时候难度太大．工艺条件的变动只是临时的。可结合参数的重新整定以提高指示准确度。

　　2、安装方面的问题。主要是传感器前面的直管段长度不够，影响测量精度，这方面的原因主要同问题①有关。比如：传感器前面直管段明显不足，由于FIC203不用于计量，仅仅用于控制，故目前的精度可以使用相当于降级使用。

　　3、参数整定方向的原因。由于参数错误，导致仪表指示有误．参数错误使得二次仪表满度频率计算错误，这方面的原因主要同问题①、③有关。满度频率相差不多的使得指示*不准，实际满度频率大干计算的满度频率的使得指示大范围波动，无法读数，而资料上参数的不*性又影响了参数的zui终确定，zui终通过重新标定结合相互比较确定了参数，解决了这一问题。

　　4、二次仪表故障。这部分故障较多，包括：一次仪表电路板有断线之处，量程设定有个别位显示坏，K系数设定有个别位显示坏，使得无法确定量程设定以及K系数设定，这部分原因主要向问题①、②有关。通过修复相应的故障，问题得以解决。

　　5、四路线路连接问题。部分回路表面上看线路连接很好，仔细检查，有的接头实际已松动造成回路中断，有的接头虽连接很紧但由于副线问题紧固螺钉却紧固在了线皮上，也使得回路中断，这部分原因主要同问题②有关。

　　6、二次仪表与后续仪表的连接问题。由于后续仪表的问题或者由于后续仪表的检修，使得二次仪表的mA输出回路中断，对于这类型的二次仪表来说，这部分原因主要同问题②有关。尤其是对于后续的记录仪，在记录仪*损坏无法修复的情况下，一定要注意短接二次仪表的输出。

　　7、由于二次仪表平轴电缆故障造成回路始终无指示。由于*运行，再加上受到灰尘的影响，造成平轴电缆故障，通过清洗或者更换平轴电线，问题得以解决。

　　8、对于问题⑦主要是由于二次仪表显示表头线圈固定螺丝松，造成表头下沉，指针与表壳摩擦大，动作不灵，通过调整表头并重新固定，问题相应解决。

　　9、使用环境问题。尤其是安装在地井中的传感器部分，由于环境湿度大，造成线路板受潮，这部分原因主要同问题②、②有关。通过相应的技改措施，对部分环境湿度大的传感器重新作了把探头部分与转换部分分离处理，改用了分离型传感器，故善了工作环境，日前这部分仪表运行良好。

　　10、由于现场调校不好，或者由于调校之后的实际情况的再变动。由于现场振动噪声平衡调整以及灵敏度调整不好．或者由于调整之后运行一段时间之后现场情况的再变动，造成指示问题、这部分原因主要同问题④、⑤有关。使用示波器，加上结合工艺运行情况，重新调整。

　　涡街流量计[3]安装对直管段的要求：

　　正确地选择安装点和正确安装流量计都是非常重要的环节，若安装环节失误轻者影响测量精度，重者会影响流量计的使用寿命，甚至会损坏流量计。

　　涡街流量计安装对直管段的要求是非常重要的。它的详细要求如下：

　　流量计对安装点上的上下游直管段一定的要求，否则会影响测量精度。

　　若流量计安装点上的上游有渐缩管，流量计上游应有不小于15D（D为管道直径）的等径直管段，下游应有不小于5D的等径直管段。

　　若流量计安装点上的上游有渐扩管，流量计上游应有不小于18D（D为管道直径）的等径直管段，下游应有不小于5D的等径直管段

　　若流量计安装点上游有90°弯头或下行接头，流量计上游应有不小于20D的等径直管段，下游应有不小于5D的等径直管段。

　　若流量计安装点上游在同一平面上有90°弯头，流量计上游应有不小于25D的等径直管段，下游应有不小于5D的等径直管段。

　　流量调节阀或压力调节阀尽量安装在流量计下游5D以远处，若必须安装在流量计的上游，流量计上游应有不小于25D的等径直管段，下游应有不小于5D的等径直管段。

　　流量计上游若有活塞式或柱塞式泵，活塞式或罗茨式风机、压缩机，流量计上游应有不小于25D的等径直管段，下游应有不小于5D的等径直管段。

　　特别注意：涡街流量计安装点的上游较近处若装有阀门，不断地开关阀门，对流量计的 使用寿命影响*，非常容易对流量计造成*性损坏。流量计尽量避免在架空的非常长的管道上安装，这样时间一长后，由于流量计的下垂非常容易造成流量计于法兰的密封泄露，若不得已安装时，必须在流量计的上下游2D处分别设置管道紧固装置。