摘要：本文回顧了渦街流量計的發展和基本特點后，著重介紹了電容式渦街流量計的主要技術特點，分析了采用SWINGWIRLⅡ電容式渦街流量計能取得的經濟效益。 

1、前言：
　　渦街流量計從七十年代用于工程實際,發展到現在,已開始用電容式(以差動電容為檢測元件)逐漸取代了***初的應力式(以壓電晶體為檢測元件)等類型的渦街流量計,這種取代不僅僅是產品的升級換代,而是這種產品在技術等級上的脫胎換骨,它將從影響渦街流量計應用的栓桔中掙脫開來.為這種流量計開拓了光明的發展前景。它具有其它流量計所沒有的各方面的無可比擬的優點,已有取代傳統節流孔板的趨勢,估計.未來的流量檢測領域,會因電容式渦街流量計的引入而成為渦街流址計的天下。

2、渦街流量計的發展和基本特點：
    渦街流量計是利用卡門渦街理論，隨著電子工業的發展而產生的。其基本構成是:旋渦發生體，檢測元件，信號處理放大電路。目前對于旋渦發生體的研究已達到相當完善的程度。各方面的研究證明，三角型發生體為***佳型體。而信號處理放大電路的選用和構成又與檢測元件相一致。可見，檢測元件的好壞也即檢測技術的優劣是影響渦街流量計整體性能的關鍵因素。
   正因為如此，渦街流量計的發展是隨著檢測技術的發展而發展的，即從***初的熱敏式、應變式、應力式、超聲波式發展到電容式檢測技術的。它們的檢測元件分別是熱敏電阻，應變片、壓電晶體和變電容柱。
    由于這種流量計測量原理的獨特性，使得其具有節流孔板那樣無運動部件而壓力損失卻不大的特點，還具有渦輪流量計那樣輸出數字信號而機械性能要求又不高的長處。因而其綜合性能指標遠遠好于這兩類儀表。
    如:
   ①沒有運動部件，檢測元件不與介質接觸，沒有機械磨損和機械故障，儀表常數長期穩定，可靠性高、使用壽命長。
   ②由于過程工業的介質情況復雜，使得流量變化范圍幅度大.許多量程比窄的儀表如孔板類較難適應。而渦街流量計的旋渦發生體已達到了***優化的設計，使其實際量程比大于10 : 1，具有較強的適應能力。
   ③儀表直接輸出與流量呈線性關系的電流或電壓脈沖信號，信號的傳輸距離長，可使用二線制或三線制，稍加處理便可輸入計算機系統或輸入DCS集散系統中。
   ④在上述性能條件下，其測量精度較高可達到0.1. l級的精度。比較其它流量計，能達到這個精度的價格較高，價格較低的，則精度又很低。
   ⑤渦街流量計的壓損小，只是孔板流量計的幾分之一，僅次于電磁流量計和超聲流量計。因而其能耗小，為節能型儀表。
   ⑥渦街流量計外部結構簡單，安裝時只要按規定將一次儀表用法蘭夾在管道中或直接安裝在管道上(法蘭型)，而不需要引壓管、變送器、管閥件等一系列附屬設備，所以安裝成本低、方便、可靠。

3、電容式渦街流t計的工作原理和技術特點：
  由于前期的幾種產品有許多不盡人意的弱點，如:不能測量蒸汽、不能承受管道振動等因而有一些品種象熱敏式、應變式已較少應用。目前應用***多的還是應力式，這是由于相對于上述兩種產品，應力式還有一些優點而目前還沒有更好的替代產品。    中德合資煙臺開發區易達測器公司生產的電容式產品SWINGWIRL  g是采用差動開關電容(Different Switch Capciblity)柱為檢測元件的新一代產品，它能克服抗振性能差，工作溫度范圍窄，流量Re數有限制等其它種渦街流量計不能克服的難題。    SWINGWIRL  H的基本原理也是卡門渦街理論;當管道中流體從三角形擋體(旋渦發生體)的正面流過時，在此檔體后面兩側交替地分離釋放出兩串規則交替排列著的旋渦，并依次向下游流去。當雷諾數Re大于3800時，旋渦的分離頻率正比于管道中流體的平均流速。圓柱形DSC檢測元件位于擋體的圓孔內形成稱作振動舌的圓套筒，有旋渦一側與無旋渦一側之間的壓力差，通過檔體測孔而使振動舌產生微量的偏移，從而在檢測元件上產生相應的電容變化，即轉換成電信號，前置放大器將此正弦波形的檢測信號處理成為4 ~20mA的矩形脈沖信號，其頻率嚴格等于旋渦分離的頻率，并在這前后兩種信號間加以電隔離，后置信號轉換器再把這種頻率標準化，輸出或轉成模擬信號輸出。見圖1所示。表1是各種檢測方式的渦街流量計的應用范圍比較。

圖1電容式渦街流量計結構圖

表1各種檢測方式的渦街流里計比較

    這種以差動開關電容為測量元件的電容式SWINGWIRL  B渦街流量計，除具備一般渦街流量計的基本特點外，還有許多獨有的特性。
3. 1、廣泛的溫度適應能力：
  易達測器采用德國E+H公司的現代工程材料與方法，獨特設計了差動開關電容DSC探頭，從而使SWINGWIRL B的工作溫度范圍跨度向極限擴展，可在一20° C到+400℃范圍內工作。E+H公司曾進行過高溫(400 0C)的極限狀態試驗，結果表示儀表體的溫度能有效地降到安全水平。DSC探頭工作正常。由美國商業部標準局工程實驗室進行的低溫試驗也證明，儀表完全可以在一200℃條件下的液氮中工作。
   此外，由于SWINGWIRL B中的DSC探頭與介質是非接觸式的，不存在象壓電晶體或壓變片那種破裂、老化的問題，因而在工作溫度范圍內，即使有100 `C /S的熱沖擊也能夠輕易地承受得住。這對于某些過程十分重要。

3. 2、優異的振動和脈動補償性能：
  盡管渦街流量計本身的結構抗振動，但振動會產生干擾信號而影響測量精度，對于由馬達、泵等運轉引起的管線振動，SW ING-W IRL，在DSC探頭中采取了一種補償設計，使之得到了有效的補償，從而在1 -v500Hz的頻率范圍內任何方向上的振動，或高達1g的振動加速度均被抑制，對測量信號沒有影響。    壓力脈動即靜壓波動，是水泵等引起的，并且在管道中可以傳播很長一段距離而不會明顯地衰減。這種脈動也會使噪聲信號增大，影響測量精度，一般渦街流量計對此束手無策。但對于DSC探頭，由于壓力脈動對稱地壓縮探頭的振動舌，從而使兩個電容值的變化具有同相的效應，因而在形成電容差值時已被消除、所檢測到的位號值只有電容差值。
   E+H公司曾做過振動試驗，在靠近水泵的鍋爐進水管上，安裝了一臺應力式流量計，由于管線的強烈振動，流量計呈現零漂和信號質量差等間題。換上電容式swiNG-wiRL Q型流量計后，得到的旋渦信號十分清晰，在一個月的試驗中儀表運行良好。

3. 3、較強的通用性:
   ①對于所有介質和所有公稱通徑的SWINGWIRL，流量計，均采用同一種圓柱形DSC探頭、探頭插入三角形旋渦發生體的徑向中心孔內規格相同，這種設計使得:儀表在更換DSC探頭時，不需要重新標定，而且又能有效地避開大流量的沖擊。另外，圓柱體的結構耐壓強度高，故在高壓場合也適用。    ②對于所有介質和所有公稱通徑的電容式SWINGWIRL B流量計均采用同一塊前置放大器電路板，這是因為由于DSC探頭和測量電路基本上不產生噪聲，所以對旋渦的濾波，設計成開關式可選型，這樣在使用時只需要對7個開關進行設定即可。
   ③由上述兩項，因DSC探頭和前置放大器的通用性，便使SWINGWIRL  B也具有整體通用性，所以同一臺儀表可用于液體、氣體和蒸汽等各種介質。這是其它流量計所不具有的。
   ④對于所有介質，SWINGWIRL  B出廠前的水標定(濕標定)所標定出的儀表常數都是準確可靠的，即水標定的儀表常數可無誤差地用于其他介質的測量，儀表常數與溫度、粘度、比重、氣液相的關系不大。
   國際儀表用戶協會(SIREP-WIA)進行的一項試驗表明，在不同溫度和壓力下用水、丙烷、汽油對SWINGWIRL  B進行獨立的精度測試，在一定精度范圍內，儀表常數相近或相等，證明水標的流量計可用于低粘度液體—儀表常數與粘度關系不大。E十H公司又做過另一項試驗。先后用水和空氣對同一臺SWING-WIRI_  B標定，把結果畫成曲線進行比較，發現氣標在0. 35%的精度范圍內跟蹤著水標。說明液相的儀表常數是可以用于氣相測量的。

3. 4、極高的精度性能指標:
    ①線性度范圍寬，只要雷諾數Re,3800就能保證SWINGWIRL  I的線性度，而其它渦街流量計的Re***小值都不低于5000.
    ②由于DSC探頭中振動舌對旋渦引起的壓力脈沖較敏感，使得其儀表靈敏度高，如測量水時，***小流速可低至0. 22m/s(壓力脈沖約為lOPa級)***大流速可高達9m/s(壓力脈沖約為10kPa級)，量程比可高至401，在這個范圍內的信號，DSC探頭完全可以檢測出來，這是其它渦街流量計所達不到的。     ③基于上述兩個原因，SWINGWIRLI的儀表精度是很高的，對于氣體和蒸汽可達指示值的100，對于液體可達指示值的。7500，而其它渦街流量計的精度***好的也是全量程的1.000，這也就是說，在相同量程流量偏低的情況下，其誤差便大得多。

3. 5、優越的自我保護功能:
  ①SWINGWIRL  B流量計的防爆型式為本質安全型，防爆等級Exib B CT6 .
  ②當介質流速過高時，旋渦效應非常強烈，在SWINGWIRL I中的DSC采用堅固耐用結構。諧振頻率高、使得對于高達150m /s的過高速度其性能指標也不會降低。
   ③采用兩線制4 ^- 20mA電流脈沖，使得儀表抗干擾能力強，無信號損失。
   從上述的五點分析看來，由于SWING-WIRL B采用了差動開關電容做為核心，使其成為渦街儀表家族中技術***先進、性能***全面而且性能/價格比相當合理的新一代流量儀表。

4、電容式渦街流量計應用的技術經濟分析:
  電容式SWINGWIRL H流量計是高技術產品，它的應用必然會給企業和社會帶來經濟效益，其效益的來源主要表現在:安裝方面、計量方面、節能方面。
4. 1、安裝產生的經驗效益    根據上面的介紹，SWINGWIRL H的安裝極為簡單，沒有引壓管、變送器、保溫箱、管閥件等附屬設備，從而使安裝成本壓低到較低限度。另一方面，由于SWINGWIRL d量程比高，使得采用別的儀表分別測大流量和小流量的雙套儀表系統變成一個系統，這也節省了大量資金。
4. 2、計童產生的經濟效益    因為SWINGWIRL d的測量精度可高達指示值的0. 75%或100，這就使用于廠際計量方面的儀表的計量精度大大提高，增加了經濟效益。例如，在計量出廠蒸汽時，如果使用孔板(精度為2%滿量程)，儀表量程為。 5ot/h，則在瞬間流量指示為25t/h時，其誤差為50X20o=It/h。改用SWING-WIRL d(精度為1%指示值)，儀表量程為0. 54^} 63. 7t/h，則在瞬時流量指示為25t/h時，其誤差僅為25 X 1 0 o =0. 25t/h。其中利弊可見一斑。
4. 3、減少壓力損失節約能耗帶來的效益。 由于儀表的壓力損失會導致能量損失，而SWINGWIRL d的壓損較小，因而能耗也小，下面舉例與孔板相比較。    〔例〕已知條件:38℃的水、流量342m3/h。選用(1)SWINGWIRL d電容式渦街流量計，DN200口徑;<2)節流孔板俘= 0. 689h = 50kPa如果泵與電動機的效率為8000.每千瓦時電費為0. 25元。

    求，在兩種情況下的能耗費用。    計算(1) SWINGWIRL B的壓力損失Op,:根據R. W. Miller的《流量工程手冊》

    可見，一年的能耗費已遠大于swlNC-wiRL H電容式渦街流量計與孔板加變送器的系統購置差價。

廠家價格：

價格	¥ 850.00~97800.00元
起批量	≥1 臺

規格參數：

加工定制	是	品牌	DETAIR	型號	LUGE2405EP1
類型	流體振蕩式流量計	測量范圍	380（m3/h）	精度等級	1.5
公稱通徑	50（mm）	適用介質	氣	工作壓力	2.5（MPa）
工作溫度	260（℃）

智能壓電式/電容式渦街流量計

LUGE2405EP1電容式渦街流量計,高溫和震動大的蒸汽流量計量DN50

    溫壓補償一體化渦街流量計可以替換在現場無法正常工作的分流旋翼式蒸汽流量計，現場液晶表頭顯示瞬時流量、累積流量,切換顯示實時溫度、實時壓力、有溫度、壓力補償功能，在測量氣體、蒸汽時，根據實測溫度、壓力進行查表方式補償，保證流量不受溫度、壓力變化，引起汽體密度的變化而影響流量計準確性。在飽和蒸汽和過熱蒸汽轉換狀態下可自動切換。***大工作壓力：4Mpa ；***大工作溫度450℃。使用這種流量計可以大大提高計量的準確度。替代無法正常使用的旋翼式蒸汽流量計。

 

 

    采用一體化結構的渦街流量計是集成了渦街流量傳感器，壓力變送器，溫度傳感器三種傳感器于一體，所測量信號經流量計信號處理電路采用單片機技術進行數據處理，測量精度高。可以內置鋰電池供電或者24VDC供電。渦街流量計的***大優點是壓電晶體內置在漩渦發生體內，避免外置式引起流體擾動，無零點漂移，可靠性高。具有RS-485 接口、Hart協議、ModBus 協議的可選通訊功能，有著非常穩定的零點和精度。

 

   傳感器口徑：DN15 – DN300 （插入式為DN250 – DN12OO ) ，廣泛應用于測量過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體及液體的體積流量。測量流體：飽和蒸汽、過熱蒸汽、氣體、液體（避免多相流）

 

 

部分：概述• 產品的種類和適用范圍

 

•  LUGB 系列滿管型壓電式渦街流量儀表 •  LUGB 系列插入型壓電式渦街流量儀表 •  LUGE 系列滿管型電容式渦街流量儀表 •  LUGE 系列插入型電容式渦街流量儀表 •  LUGB/E 系列電池供電型渦街流量儀表 •  潛水型 / 分體型渦街流量儀表（協議訂貨） •  多功能曲線紀錄積算儀，帶 P/T 補償功能、中文液晶顯示 •  智能流量積算儀，數碼管顯示 LUGB/E 型渦街流量儀表廣泛適用于石油 、 化工 、冶金、 熱力 、 紡織 、 造紙等行業對過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體 ( 氧氣、氮氣氫氣、天然氣、煤氣等 ) 、水和液體（如：水、汽油、酒精、苯類等）的計量和控制 .

工作原理

在流體中設置非流線型旋渦發生體（阻流體），則從旋渦發生體兩側交替地產生兩列有規則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖 ( 一 ) 所示。

 

 

 

 

圖 ( 一 )

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 ，被測介質來流的平均速度為 V ，旋渦發生體迎流面寬度為 d ，表體通徑為 D ，根據卡曼渦街原理，有如下關系式 :

 

f=StV/d 公式 (1)

 

式中：

 

f －發生體一側產生的卡門旋渦頻率

 

St －斯特羅哈爾數（無量綱數）

 

V －流體的平均流速

 

d －旋渦發生體的寬度

 

由此可見，通過測量卡門渦街分離頻率便可算出瞬時流量。其中 , 斯特羅哈爾數（ St ）是無因次未知數，

 

圖（二）表示斯特羅哈爾數（ St ）與雷諾數（ Re ）的關系。

 

概 述

 

 

 

圖（二）

 

在曲線表中 St ＝ 0.17 的平直部分，漩渦的釋放頻率與流速成正比 , 即為渦街流量傳感器測量范圍度。只要檢測出頻率 f 就可以求得管內流體的流速，由流速 V 求出體積流量。所測得的脈沖數與體積量之比，稱為儀表常數（ K ），見式（ 2 ）

 

K ＝ N/Q （ 1/m 3） 公式（ 2 ）

 

式中： K ＝儀表常數（ 1/m3 ）。

 

N ＝脈沖個數

 

Q ＝體積流量（ m3 ）

 

主要技術指標表 ( 一 )

 

第二部分 : 儀表口徑的確定和安裝設計

 

儀表選型是儀表應用中非常重用的工作 , 儀表選型的正確與否將直接影響到儀表是否能夠正常運行 . 因此用戶和設計單位在選用本公司產品時 , 請仔細閱讀本節資料 , 認真核對 流體的工藝參數 并 隨時可與我公司的銷售或技術支持部門聯系，以確保選型正確。

 

儀表口徑的選擇，根據流量范圍來確定。不同口徑渦街流量儀表的測量范圍是不一樣的。即使同一口徑流量表，用于不同介質時，它的測量范圍也是不一樣的。實際可測的流量范圍需要通過計算確定。

 

( 一 ) 參比條件下空氣及水的流量范圍，見表（二）， 參比條件如下：

 

1 ．氣體： 常溫常壓空氣， t= 20℃ ， P=0.1MPa （絕壓）， ρ= 1.205 kg /m 3 ， υ=15×10 -6 m 2 /s 。

 

2 ．液體： 常溫水， t= 20℃ ， ρ= 998.2kg /m 3 ， υ=1.006×10 -6 m 2 /s 。

 

（二）確定流量范圍和儀表口徑的基本步驟：

 

1 ． 明確以下工作參數。

 

（ 1 ）被測介質的名稱、組份

 

（ 2 ）工作狀態的***小、常用、***大流量

 

（ 3 ）介質的較低、常用、***高壓力和溫度

 

（ 4 ）工作狀態下介質的粘度

 

2 ． 渦街流量儀表測量的是介質的工作狀態體積流量，因此應先根據工藝參數求出介質的工作狀態體積流量 , 相關公式如下：

 

（ 1 ）已知氣體標準狀態體積流量，可通過以下公

 

式求出工況體積流量

 

 公式（ 3 ）

 

(2) 已知氣體標準狀態密度ρ，可通過以下公

 

式求出工況密度

 

 公式（ 4 ）

 

（ 3 ）已知質量流量 Q m 換算為體積流量 Q v

 

 公式（ 5 ）

 

式中：

 

Q v ： 介質在工況狀態下的體積流量 (m 3 /h)

 

（ Q v = 3600f /K K: 儀表系數 ）

 

Q o ： 介質在標準狀態下的體積流量 (Nm 3 /h)

 

Q m ： 質量流量 (t/h)

 

ρ： 介質在工況狀態下的密度 (kg/m 3 )

 

ρ o ：介質在標準狀態下的密度 (kg/m 3 ) ，常用氣體介質的標準狀態密度，見表（三）

 

P ： 工況狀態表壓 (MPa)

 

t ： 工況狀態溫度 (℃)

 

3 ．儀表下限流量的確定。渦街流量儀表的上限適用流量一般可不計算，渦街流量儀表口徑的選擇主要是對流量下限的計算。下限流量的計算應該滿足兩個條件：***小雷諾數不應低于界限雷諾數（ Re=2×10 4 ）；對于應力式渦街流量儀表在下限流量時產生的旋渦強度應大于傳感器旋渦強度的允許 值（旋渦強度與升力 ρ v 2 成比例關系）。這些條件可表示如下：

 

由密度決定的工況可測下限流量：

 

 

 

由運動粘度決定的線性下限流量：

 

 公式（ 7 ）

 

式中：

 

Q ρ ：滿足旋渦強度要求的***小體積流量 (m 3 /h)

 

ρ 0 : 參比條件下介質的密度  

 

Q υ : 滿足***小雷諾數要求的***小線性體積流量 (m 3 /h)

 

ρ : 被測介質工況密度（ kg/m 3 ）

 

Q 0 : 參比條件下儀表的***小體積流量

 

(m 3 /h)

 

υ : 工作狀態下介質的運動粘度 (m 2 /s)

 

υ o : 參比條件下介質的 運動粘度 (m 2 /s)

 

通過 公式（ 6 ）、（ 7 ）計算出 Q ρ 和 Q ν 。 比較 Q ρ 和 Q ν ， 確定流量儀表可測下限流量和線性下限流量：

 

Q υ ≥ Q ρ ：可測流量范圍為 Q ρ ～ Qmax , 線性流量范圍為 Q υ ～ Qmax

 

Q υ < Q ρ ：可測流量范圍和 線性流量范圍為

 

Q ρ ～ Qmax

 

Qmax ：渦街流量儀表的上限體積流量 (m 3 /h)

 

公式（ 6 ） 4 ．儀表上限流量以表 ( 二 ) 中的上限流量為準 . 氣體的上限流速應該小于 70m /s, 液體的上限流速應該小于 7m /s
5 ． 當 用戶測量的介質為蒸汽時，常采用的計量單位是質量流量，即： t/h 或 Kg/h 。由于蒸汽（過熱蒸汽和飽和蒸汽）在不同溫度和壓力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范圍的確定可由公式 (8) 進行計算得出

 

 公式（ 8 ）

 

式中：

 

ρ ： 蒸汽的密度（ kg/m 3 ）

 

ρ 0 ： 1.205kg /m 3

 

Q 蒸汽 ：蒸汽質量流量（ t/h ）

 

6 ．計算壓力損失，檢測 壓力損失對工藝管線是否有影響 ，公式 ( 單位： Pa) ：

 

Δ p= Cd ρ V 2 /2 公式（ 9 ）

 

式中：

 

ρ ：工況介質密度（ kg/m 3 ） V: 平均流速（ m/s ）

 

7 ． 被測介質為液體時 , 為防止氣化和氣蝕 , 應使管道壓力符合以下要求 :

 

p ≥ 2.7 Δ p+1.3p 0 公式（ 10 ）

 

式中：

 

Δ p: 壓力損失（ Pa ）

 

p 0 ：工作溫度下液體的飽和蒸汽壓（ Pa 絕壓）

 

Po: 流體的蒸汽壓力 (Pa 絕壓 )

 

8 ． 渦街流量計不適合測量高粘度液體。當計算出的可測流量下限不滿足設計工藝要求時，應該考慮選用其它類型流量計。

 

9 ．通過計算如果有兩種口徑都可滿足要求，為了提高測量效果、降低造價，應選用口徑較小的表。應該注意的是，盡可能使常用量處在流量范圍上限的 1/2 ～ 2/3

 

Δ p: 壓力損失（ Pa ） Cd ：壓力損失系數

 

表 ( 二 ) 　　參比條件下渦街流量傳感器工況流量范圍表

 

注：表中 (300) ～ (1000) 口徑為插入式

 

表 ( 三 ) 　常用氣體介質的標準狀態密度（ 0℃ ，絕壓 P=0.1MPa ）

 

( 三 ) 選型舉例：

 

例一：已知氣體壓力和溫度及標況下的流量時

 

某壓縮空氣，標況流量范圍為 Q N =1 200-12000Nm 3 /h , 壓力 P=0.7Mpa( 表壓 ) ，溫度 t= 30℃ 。試確定流量計口徑。

 

步驟一：計算壓縮空氣的工況體積流量

 

由公式 (3):

 

工況使用下限體積流量為 :

 

Q vmin =Q N ×0.101325×(273.15+t)/293.15/ （ P +0.1 ）

 

=1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/ （ 0.7 +0.1 ）

 

=157(m 3 /h)

 

工況使用流量上限為 : Q vmax =1570(m 3 /h)

 

步驟二：根據使用工況流量范圍 157 -1570m 3 /h ，查表（二），滿足下限流量條件的流量計為 DN80 、 DN100 和 DN125 ，考慮到上限流量 1270m 3 /h 及使用效果和經濟成本，初選 DN100, DN100 流量計的工況流量范圍是 100 -1700m 3 /h ，接近使用流量范圍，初選 DN100 流量計，但應具體核算 DN100 流量計在該工況條件下的可測下限流量。核算 DN100 流量計在該工況條件下的可測下限流量：

 

由公式 (4) 及公式 (6):

 

 

 

 

 

=37.46(m 3 /h)

 

即，流量計在該工況條件下的可測下限流量是

 

37.46m 3 /h ，遠小于要求的工況下限流量 157m 3 /h ，確定選用 DN100 流量計。

 

例二：已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時

 

測量介質為過熱蒸汽，蒸汽溫度為 320 ℃ ，壓力為 1.5MPa （絕壓） , 流量范圍為 3t/h ～ 25t/h, 試 確定流量計口徑。

 

步驟一：計算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍，經查附表 ( 二 ), 該狀態下蒸汽的密度為 : 5.665Kg /m 3 , 由公式 (8) :

 

 

 

 

 

=765(m 3 /h)

 

 6379(m 3 /h)

 

步驟二：根據等效參比流量范圍 765 -6379m 3 /h ，查表（二），比較適合該流量范圍為 DN200 口徑。

 

二．儀表的安裝設計

 

儀表的正確安裝是保障儀表正常運行的重要環節，若安裝不當，輕則影響儀表的使用精度，重則會影響儀表的使用壽命，甚至會損壞儀表。

 

安裝環境要求：

 

盡可能避開強電設備、高頻設備、強開關電源設備。儀表的供電電源盡可能與這些設備分離。

 

避開高溫熱源和輻射源的直接影響。若必須安裝，須有隔熱通風措施。

 

避開高濕環境和強腐蝕氣體環境。若必須安裝，須有通風措施。

 

渦街流量儀表應盡量避免安裝在振動較強的管道上。若必須安裝，須在其上下游 2D 處加設管道緊固裝置，并加防振墊，加強抗振效果。

 

儀表***好安裝在室內，安裝在室外應注意防水，特別注意在電氣接口處應將電纜線彎成 U 形，避免水順著電纜線進入放大器殼內。

 

儀表安裝點周圍應該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護。

 

儀表管道安裝要求：

 

渦街流量儀表對安裝點的上下游直管段有一定要求，否則會影響介質在管道中的流場，影響儀表的測量精度。儀表的上下游直管段長度要求見圖 ( 三 )

 

DN 為儀表工稱口徑 單位 :mm

 

圖 ( 三 )

 

注 : 調節閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游 , 而應安裝在渦街流量儀表的下游 10D 處。

 

上、下游配管內徑應相同。如有差異，則配管內徑 Dp 與渦街儀表表體內徑 Db, 應滿足以下關系

 

0.98Db≤Dp≤1.05Db

 

上、下游配管應與流量儀表表體內徑同心，它們之間的不同軸度應小于 0.05Db

 

儀表與法蘭之間的密封墊，在安裝時不能凸入管內，其內徑應比表體內徑大 1 -2mm

 

測壓孔和測溫孔的安裝設計。被測管道需要安裝溫度和壓力變送器時，測壓孔應設置在下游 3-5D 處，測溫孔應設置在下游 6-8D 處，見圖（七）。 D 為儀表工稱口徑，單位： mm

 

儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。

 

測量氣體時，在垂直管道安裝儀表，氣體流向不限。但若管道內含少量液體，為了防止液體進入儀表測量管，氣流應自下而上流動，如圖（四） a 所示

 

測量液體時，為了保證管內充滿液體，所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時，應該保證液體流動方向從下而上。若管道內含少量氣體，為了防止氣體進入儀表測量管，儀表應安裝在管線的較低處

 

如圖（四） b 所示

 

 

 

圖（四）

 

測量高溫、低溫介質時，應注意保溫措施。轉換器內部（表頭殼體內）高溫一般不應超過 70 ℃ ；低溫易使轉換器內部出現凝露，降低印制電路板的絕緣阻抗，影響儀表正常工作。

 

•  圖（五）儀表的安裝外形尺寸：見圖（五）、圖（六）

圖（五）

 

 

 

( 五 ) 壓力變送器和 Pt100 安裝示意圖

 

 

 

球閥插入式渦街儀表安裝定位尺寸

 

表（五） 

 

 

 

 

在管道上用氣焊開一個略小于φ 100mm 的圓孔，并把圓孔周圍毛刺清除干凈，以保證測頭旋轉流利

 

• 在管道圓孔處焊上廠家提供的法蘭，要求法蘭軸線與管道軸線垂直。 將球閥及傳感器安裝在焊接好的發蘭上。

 

調節絲杠，使插入深度符合要求（保證測頭中心軸線和管道中心軸線重合），流體流向必須與方向標上的指示箭頭保持一致。

 

均勻擰緊壓蓋上的螺絲。 ( 注：壓蓋的松緊程度決定儀表的密封程度和絲杠能否旋動 )

 

儀表配線設計及參數設置

第三部分 : 儀表配線設計

 

一 . 輸出頻率信號的三線制渦街流量儀表配線設計

 

輸出頻率信號的三線制流量傳感器采用 DC24V 或 DC12V 電源供電，一般通過三芯屏蔽電纜線 (RWP3 × 0.5mm ) 與顯示儀表或計算機相連，屏蔽層應可靠地接到放大器殼的接地螺絲上。屏蔽電纜線的選擇應適合現場環境要求，另外屏蔽電纜線要與其它強功率電力線分離，不能平行走線。傳感器端子接線見圖（八）

 

 

 

二．輸出標準 4 ~ 20mA 電流信號的兩線制渦街流量儀表配線設計

 

輸出標準 4 ~ 20mA 電流信號的兩線制變送器采用 DC24V 電源供電，一般通過兩芯屏蔽電纜線 (RWP3 × 0.5mm ) 與顯示儀表或計算機相連，屏蔽層應可靠地接到放大器殼的接地螺絲上。屏蔽電纜線的選擇應適合現場環境要求，另外屏蔽電纜線要與其它強功率電力線分離，不能平行走線。變送器端子接線見圖（九）

 

 

 

三．帶 RS-485 通訊接口功能的渦街流量儀表配線設計

 

帶 RS-485 通訊功能的渦街流量儀表采用 DC24V 電源供電，與其它設備之間采用四線制傳輸方式。儀表

 

端子接線見圖（十）

 

 

 

  

四．防暴型渦街流量儀表配線設計

 

LUGB/E 三線制脈沖輸出型渦街流量儀表與 LB978 齊納安全柵相連、 LUGB/E 兩線制標準 4 ~ 20mA 電流輸出 型渦街流量儀表與 LB987S 齊納安全柵相連可構成本質安全型防爆系統，產品防爆標志為 Ex ia Ⅱ CT2-T5 。本安防爆型渦街流量傳感器 / 變送器與防爆安全柵和積算系統等關聯設備的接線性請參看防爆安全柵廠家提供的接線說明和以下所示圖（十一），圖（十二）。

 

 

 

 

 

圖（十二）

 

 

（ 1 ）防爆型傳感器和變送器安裝于危險場所，安全柵、顯示儀表、供電電源，計算機等關聯設備必須安裝在安全場所。

 

（ 2 ）傳感器和變送器應有可靠接地，防爆地線不得與強電系統保護接地共用。

 

五．兩線制液晶顯示表頭參數設置操作說明

 

1 、面板按鍵說明

 

 進入參數設置狀態 / 翻頁 / 確認寫入

 

 

 

數字左移 / 設置小數點 / 清零

 

 

 

數字由 0-9 循環 / 標志位切換 / 瞬時流量和累計流量切換

 

 返回

 

2 、顯示窗字符說明

 

液晶顯示標志字符定義見表（一）： 表（一 )

 

3 、操作說明：

 

本儀表表頭操作界面采用菜單形式進行參數設置，框圖如下：

 

Y

 

3 ． 1 儀表出廠前已將各參數根據用戶訂貨要求設置完畢，用戶無須設置。如用戶需要改變量程，請按下述方法設定。例如，φ 600 插入式流量表，原滿度流量為 50000m 3 /h ，頻率為 694.4Hz 。滿度流量現改為 70000m 3 /h ，頻率為 972.2Hz 進入每項流量參數設置頁后，其右端標志字符均進行閃動提示，每項參數設置完畢后，必須按 SET 鍵確認才能寫入存儲。

 

 

3 ． 3 線性修正設置說明

 

在菜單選擇項狀態，步驟（四），調整該項值為“ 03 ” ，進入 線性修正菜單

 

線性修正項：若“ AA ”閃動，代表儀表工作在線性修正狀態，若“ P ”閃動，代表儀表工作在非修正狀態，須輸入認證碼進入修正參數設置菜單。為了保證數據的安全性，通行碼不對用戶開放。按→鍵可以返回菜單選擇項。

 

P 0 0 0 0 0 0

EE

 

（ 十 ）

 

3 ． 4 小流量切除說明

 

當安裝儀表現場的管道振動過大，無實際流量而有干擾信號輸出，可以采用小流量切除功能將干擾信號切除，切除信號頻率范圍一般要求低于儀表的下限量程，具體設置因情況而定。

 

溫壓補償一體化智能表頭操作說明

• 鍵盤按鍵說明

 

表（一）

 

二、 顯示窗字符說明

 

工作狀態液晶顯示標志字符定義見表（二）： 表（二 )

 

參數設置狀態 液晶顯示標志字符定義見表（三）： 表（三）

 

注：表中 x 代表“ 0 ”或“ 1 ”； Zn ：標準狀態下（ 20 ℃， 1 標準大氣壓 ），被測氣體的壓縮系數， Z ：工作狀態下被測氣體的壓縮系數

 

三、 操作說明

 

1 、 本儀表表頭采用自導引式和菜單式相結合的參數設置方式，所謂自導引式參數設置方式就是用戶在進入菜單 00 項后，表頭中的微電腦會自動導引用戶去設置需要設置的參數。另外，用戶也可以通過菜單模式分別對各組參數進行設置。蒸汽測量菜單框圖如下：

 

 

 

 

 

注：

 

1 、補償模式 dx ，在氣體測量菜單中的標識符為 d ，代表意義為：氣體對比壓縮系數，默認值為 1

 

2 、如果用于測量蒸汽，

 

菜單 00 項會根據所設置的補償模式的不同而自動導引其它設置參數項

 

 

 

 

2 、 參數設置約定：在設置各項參數時，提示符閃動代表該項參數沒有設置完或者尚未確認，可以通過按 SET 鍵來確認或者按 鍵退出；提示符不閃動代表該項參數已設置完并確認，此時可以通過按 SET 鍵翻頁或者按 鍵退出。進入參數設置時，需要輸入密碼（ 6 位）并確認進入，為了防止誤進入參數設置菜單，保證儀表正常工作，在設置密碼時，使用 鍵調數時不能循環調數，只能單次調數，只有密碼輸入正確進入各項參數設置菜單后才可以對各位循環連續調整數據。

 

 

 

3 、儀表參數設置舉例：

 

儀表出廠前各項參數已設置好，用戶無需設置。如果用戶需要設置某項參數，請參照以下步驟，例如修改刻度流量值 QT:

 

 

 

 

 

 

 

 

另外，單位設置 U.X 和補償方式設置 dX 通過↑鍵調整修改。

 

4 、校驗項說明 : 儀表出廠前，溫度和壓力通道已校驗設置好，無需用戶重新校驗。校驗通道有密碼保護，廠家不對外開放，如果需要重新校驗溫度或者壓力通道，請專業人員與廠家技術人員聯系。

 

四、計算公式說明

 

1 、蒸汽測量計算公式

 

（ 1 ）渦街流量儀表工況體積流量計算公式： 

 

（ 2 ）密度 d ，單位 Kg/m 3

 

（ 3 ）質量流量計算公式，單位 Kg/h ： 

 

(4) 質量流量計算公式，單位 t/h ：

 

1 、氣體測量計算公式 —- 標況指 20 ℃ ， 1 標準大氣壓

 

（ 1 ）渦街流量儀表工況體積流量計算公式： 

 

（ 2 ）對比壓縮系數 d （ Zn/Z ） ，單位 1

 

（ 3 ）標況流量計算公式，單位 Nm 3 /h ： 

 

P1— 工況絕壓， PN— 標況絕壓（ Mpa ）， Z1— 工況熱力學溫度， ZN— 標況熱力學溫度 (K)

 

(4) 質量流量計算公式，單位 t/h ： 

 

訂貨須知及選型樣譜

一．尊敬的用戶，當您要選用本公司產品時，請仔細閱讀選型樣本，并做好以下工作：

 

1 ．認真核對被測介質的工況條件：溫度、壓力、管徑等工藝參數。 2 ．認真核對被測介質的使用流量范圍，特別是***小流量值以***終確定使用儀表的口徑及配管參數。 3 ．確定儀表的安裝地點，保證直管段，并為儀表的安裝維護創造好的環境條件。 4 ．填好訂貨咨詢單，見附表三

 

二．渦街流量儀表選型表 （符合 JB/T9294-1999 標準）

 

1 ． 傳感器選型表

 

LUGB/E 系列渦街流量儀表選型表

 

2. 傳感器的公稱通徑編號對照表

 

 

 

公稱通徑 DN   mm	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200	250
標記號	02	03	04	05	06	08	10	12	15	20	25
公稱通徑 DN   mm	300	350	400	450	500	600	700	800	1000	1200	1500
標記號	30	35	40	45	50	60	70	80	A0	A2	A5

5、結束語：
  綜上所述，從價值工程的角度出發選用高性價比的產品，是提高企業經濟效益，提高自動化水平的***佳選擇。