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涡街流量计
关键字：涡街流量计，流量计
一、 涡街流量计概述：
JKLUG/JKLCG系列智能涡街流量计，主要用于工业管道介质流体的流量测量，如气体、液体、蒸汽等多种介质。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。仪表参数能长期稳定。本仪表采用压电应力式传感器，可靠性高，可在-25℃~+320℃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，容易与计算机数字系统配套使用，是一种比较*、理想的流量仪表。
二、 涡街流量计工作原理
在流体中设置旋涡发生体(阻流体)，从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图1所示。旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f，被测介质来流的平均速度为U，旋涡发生体迎面宽度d，表体通径为D，根据卡曼街原理，有如下关系式：
f=StU1/d=StU/md
式中U1—旋涡发生体两侧平均流速，m/s
St一斯特劳哈尔数
m一旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比
瞬时体积流量qv为：
qv=πD2U/4=πD2mdf/4St
K=f/ qv =[πD2mdf/4St]-1
式中K量计的仪表系数，脉冲数/m3(P/m3)。
K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与旋涡发生体形状及雷诺数有关，图2所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见，在Re=2×104~7×106范围内，St可视为常数，这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时，HLUG的流量计算式为：
式中：Qvn，Qv—分别为标准状态下(20℃，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和压力kPa;
Tn，T—分别为标准状态下的工况下和热力学温度，K;
Zn，Z—分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。
由上式可见，HLUG输出的脉冲频率信号不受流体特性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量，这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度，流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。
涡街流量计为提高的耐高温及抗振动性能，我公司新近开发出了JKLU改进型涡街流量传感器，因其*的结构和选材使该传感器可在高温(350℃)、强振动(≤1g)的恶劣工况下使用。在实际应用中，往往*大流量远低于仪表的上限值，随着负荷的变化，*小流量又往往会低于仪表的下限值，仪表并非工作在它的*佳工作段，为了解决这一问题，通常采用在测量处缩径提高测量处的流速，并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量，但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流，使加工、安装都不方便。我公司研制的纵断面形状为圆弧的LGZ变径整流器，具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用，其结构尺寸小，仅为工艺管内径的1/3，与涡街流量计作成一体，不仅不需要另外附加一段直管段，还可以降低对工艺管直管段的要求，安装非常方便。
涡街流量计为了使用方便，电池供电的本地显示型涡街流量计采用微功耗*，采用锂电池供电可不间断运行一年以上，节省了电缆和显示仪表的采购安装费用，可就地显示瞬时流量、累积流量等。温度补偿一体型涡街流量计还带有温度传感器，可以直接测量出饱和蒸汽的温度并计算出压力，从而显示饱和蒸汽的质量流量。温压补偿一体型带有温度、压力传感器，用于气体流量测量可直接测量出气体介质的温度和压力，从而显示气体的标况体积流量。
三、涡街流量计用途特点：
◆测量介质： 气体、液体、蒸气
◆口径规格 法兰卡装式口径选择 25,32,50,80,100
◆法兰连接式口径选择 100,150,200
◆流量测量范围 正常测量流速范围 雷诺数1.5×104～4×106;气体5～50m/s; 液体0.5～7m/s
正常测量流量范围 液体、气体流量测量范围见表2;蒸气流量范围见表3
◆测量精度 1.0级 1.5级
◆被测介质温度:常温–25℃～100℃
◆高温–25℃～150℃ -25℃～250℃
◆输出信号 脉冲电压输出信号 高电平8～10V 低电平0.7～1.3V
◆脉冲占空比约50%,传输距离为100m
◆脉冲电流远传信号 4～20 mA,传输距离为1000m
◆仪表使用环境 温度:-25℃～+55℃ 湿度:5～90% RH50℃
◆材质 不锈钢, 铝合金
◆电源 DC24V或锂电池3.6V
◆防爆等级 本安型iaIIbT3-T6
防护等级 IP65
四、涡街流量计主要技术参数表：
采用标准 | Q/320831AHH003-2004 JB/T6807-93 | |
测量介质 | 气体、液体、蒸汽 | |
口径规 | 法兰卡装式口径选择 | 25，32，40，50，65，80，100，125，150，200，250，300 |
法兰连接式口径选择 | 25，32，40，50，65，80，100，125，150，200，250，300 | |
插入式口径选择 | 300，400，500，600，800，1000 | |
流量测量范围 | 正常测量流速范围 | 雷诺数1.5×104~4×106；气体5~50m/s； 液体0.5~7m/s |
正常测量流量范围 | 液体、气体流量测量范围见表2 蒸汽流量范围见表3 | |
测量精度 | 1.5级 | |
被测介质温度 | 常温-25℃~100℃ 高温150℃ 280℃ 350℃ | |
输出信号 | 4~20mA，传输距离为100m（负载电阻≤750Ω）、485通讯、频率输出 | |
仪表使用环镜 | 温度：-25℃~+55℃ 湿度：5~90% | |
材质 | 不锈钢，铝合金 | |
电源 | DC24V或锂电池3.6V | |
防爆标志 | ExdⅡBT4 | |
防护等级 | IP65 | |
前后直管段要求 | 参见图6 | |
1、 液体、工况气体流量范围(见表2)
仪表口径 （mm） | 液体 | 气体 | ||
测量范围（m3/h） | 输出频率范围（m3/h） | 测量范围（m3/h） | 输出频率范围（m3/h） | |
25 | 1~12 | - | 10~100 | - |
32 | 1.5~23 | - | 15~150 | - |
40 | 2.4~32 | - | 23~230 | - |
50 | 4~50 | - | 35~350 | - |
80 | 10~130 | - | 90~900 | - |
100 | 20~200 | - | 140~1400 | - |
125 | 31~310 | - | 220~1450 | - |
150 | 45~450 | - | 300~3000 | - |
200 | 80~800 | - | 550~5500 | - |
250 | 150~1500 | - | 880~8800 | - |
300 | 200~2000 | - | 1300~13000 | - |
(300) | 100~1500 | 5.5~87 | 1560~15600 | 85~880 |
(400) | 180~3000 | 5.6~87 | 2750~27000 | 85~880 |
(500) | 300~4500 | 5.6~88 | 4300~43000 | 85~880 |
(600) | 450~6500 | 5.7~89 | 6100~61000 | 85~880 |
(800) | 750~10000 | 5.7~88 | 11000~110000 | 85~880 |
(1000) | 1200~1700 | 5.8~88 | 17000~170000 | 85~880 |
>(1000) | 协议 | 协议 | ||
注：表中(300)~(1000)口径为插入式
3、饱和水蒸汽质量流量范围(见表3)
绝压P/MPa 温度T/℃ 密度ρ/（kg/m3） | 0.2 120.23 1.129 | 0.3 133.54 1.651 | 0.4 143.62 2.163 | 0.5 151.84 2.669 | 0.6 158.94 3.170 | 0.7 164.96 3.667 | 0.8 170.41 4.162 |
DN25 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 14 140 140 | 17 170 204 | 19 190 267 | 22 220 330 | 23 230 391 | 25 250 453 | 27 270 541 |
DN32 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 31 310 357 | 38 380 522 | 44 440 684 | 48 480 844 | 53 530 1003 | 57 570 1160 | 60 600 1317 |
DN50 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 52 520 558 | 63 630 816 | 73 730 1069 | 81 810 1320 | 88 880 1568 | 95 950 1813 | 101 1010 2058 |
DN65 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 67.8 678 900 | 99 990 1326 | 131 1310 1741 | 160 1600 2134 | 180 1800 2535 | 200 2000 2733 | 215 2150 3330 |
DN80 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 122 1220 1429 | 148 1480 2090 | 170 1700 2738 | 188 1880 3379 | 205 2050 4013 | 221 2210 4642 | 235 2350 5269 |
DN100 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 175 1750 2233 | 212 2120 3266 | 242 2420 4278 | 269 2690 5279 | 293 2930 5279 | 315 3150 7254 | 336 3360 8233 |
DN150 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 350 3500 5025 | 423 4230 7348 | 484 4840 9627 | 538 5380 11879 | 586 5860 14019 | 631 6310 16321 | 672 6720 15824 |
DN200 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 700 7000 8933 | 846 8460 13064 | 969 9690 17115 | 1076 10760 21119 | 1173 11730 25083 | 1261 12610 29016 | 1344 13440 32993 |
绝压p/MPa 湿度T/℃ 密度p/（kg/m3） | 0.9 175.36 4.655 | 1.0 179.88 5.147 | 1.2 187.96 6.127 | 1.4 195.04 7.106 | 1.6 201.37 8.085 | 1.8 207.11 9.065 | 2.0 212.37 10.05 |
DN25 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 28 280 575 | 30 300 636 | 33 330 757 | 35 350 878 | 37 370 999 | 40 400 1120 | 42 420 1242 |
DN32 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 64 640 1473 | 67 670 1629 | 73 730 1939 | 79 790 2249 | 84 840 2559 | 89 890 2869 | 94 940 3180 |
DN50 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 107 1070 2302 | 112 1120 2545 | 122 1220 3030 | 132 1320 3514 | 140 1400 3998 | 149 1490 4483 | 157 1570 4970 |
DN65 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 220 2200 3724 | 225 2250 4117 | 235 2350 4902 | 245 2450 5685 | 255 2550 6470 | 265 2650 7252 | 275 2750 8038 |
DN80 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 249 2490 5893 | 261 2610 6515 | 285 2850 7757 | 307 3070 8996 | 328 3280 10235 | 347 3470 11476 | 365 3650 12723 |
DN100 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 355 3550 9208 | 374 3740 10181 | 408 4080 12120 | 439 4390 14057 | 468 4680 15993 | 496 4960 17932 | 522 5220 19880 |
DN150 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 711 7110 20719 | 747 7470 22909 | 815 8150 27270 | 878 8780 31628 | 936 9360 35985 | 992 9920 40347 | 1044 10440 44732 |
DN200 Qmin Qmax 可扩展*大上限 | 1421 14210 36834 | 1494 14940 40727 | 1630 16300 48481 | 1756 17560 56228 | 1873 18730 63794 | 1983 19830 71729 | 2088 20880 79523 |
五、涡街流量计产品选型表:
正确的选用涡街流量计是保证用好涡街流量计的前提条件，需要考虑的重要因素：通经(DN)、安装方式、介质温度、输出信号、介质种类。
型号 | 说明 | ||||||||
JKLUGB | 标准涡街流量计 | ||||||||
安装方式 | 2 | 法兰卡装式 | |||||||
3 | 法兰连接式 | ||||||||
4 | 管道对焊式 | ||||||||
5 | 螺纹连接式 | ||||||||
6 | 卡箍连接式 | ||||||||
7 | 固定插入式 | ||||||||
8 | 球阀插入式 | ||||||||
测量介质 | 2 | 液体 | |||||||
3 | 气体 | ||||||||
4 | 蒸汽 | ||||||||
公称通径 | -X | 流量计公称通径用2-4位阿拉伯数字表示 例如：DN200用200表示 | |||||||
输出信号 | -2 | 脉冲频率信号无显示 | |||||||
-3 | 脉冲频率信号带显示 | ||||||||
-4 | 电池供电带显示 | ||||||||
-5 | 两线制4～20mA信号无显示 | ||||||||
-6 | 两线制4～20mA信号带显示 | ||||||||
-7 | 两线制4～20mA信号带hart通讯 | ||||||||
-8 | 三线制4～20mA信号带显示 | ||||||||
-9 | 三线制4～20mA信号带RS485通讯 | ||||||||
温度规格 | 2 | -50～50℃（仅电容式） | |||||||
3 | -20～50℃ | ||||||||
4 | 50～250℃ | ||||||||
5 | 50～320℃ | ||||||||
6 | 50～500℃（仅电容式） | ||||||||
压力规格 | 2 | 1.6MPa | |||||||
3 | 2.5MPa | ||||||||
4 | 4.0MPa | ||||||||
5 | 更高压力（*高32MPa） | ||||||||
补偿类型 | -P | 一体化压力补偿 | |||||||
-T | 一体化温度补偿 | ||||||||
-PT | 一体化温压补偿 | ||||||||
特殊类型 | F | 分体式 | |||||||
Q | 潜水型 | ||||||||
S | 缩径型 | ||||||||
N | 耐腐蚀型 | ||||||||
G | 隔爆型 | ||||||||
B | 本案防爆型 | ||||||||
六、涡街流量计口径与流量范围对照表：
DN（mm) | 液体 | 气体 | 蒸汽 |
20 | 0.81-10 | 5-40 | 8-80 |
25 | 1-12 | 7.21-60 | 10-120 |
32 | 1.52-20 | 12-100 | 15-200 |
40 | 2-30 | 18-150 | 20-300 |
50 | 3-50 | 30-300 | 30-450 |
65 | 6-80 | 50-420 | 60-800 |
80 | 10-130 | 70-600 | 100-1300 |
100 | 20-200 | 120-1000 | 200-2000 |
125 | 30-300 | 180-1500 | 300-3000 |
150 | 45-450 | 240-2000 | 450-4500 |
200 | 90-900 | 480-4000 | 900-9000 |
250 | 120-1200 | 700-8000 | 1200-12000 |
300 | 180-2000 | 900-10000 | 1600-16000 |
