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涡街流量计测量气体工作原理

简要描述：涡街流量计测量气体工作原理
因此可靠性高，维护量小。仪表参数能*稳定。涡街流量计采用高精度传感器,可靠性高，可在-40℃～+400℃的温度范围内工作。

厂商性质：生产厂家
更新时间：2023-10-30
访问量：1912

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详情介绍

一、产品特点、用途和适用范围

1.1产品特点涡街流量计测量气体工作原理
涡街流量计是根据卡门涡街原理研究生产的，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、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。涡街流量计采用高精度传感器,可靠性高，可在-40℃～+400℃的温度范围内工作。
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*、理想的测量仪器。
1.2主要用途
涡街流量计可用来测量封闭管道中流体的体积流量。广泛应用于工业生产过程、能源计量、环境保护、交通运输、食品生产等多个行业的气体、液体和蒸汽测量与计量。

二、工作原理涡街流量计测量气体工作原理

在流体中设置非流线型旋涡发生体（阻流体），则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼旋涡，如图(一)所示。

<strong><strong>涡街流量计测量气体工作原理</strong></strong>

图(一)
在旋涡发生体下游形成交替有规律的旋涡列。设旋涡的发生频率为f，被测介质来流的平均速度为V，旋涡发生体迎流面宽度为d，根据卡曼涡街原理，有如下关系式:

f=StV/d 公式(1)
式中：
f－发生体一侧产生的卡门旋涡频率HZ
St－斯特劳哈尔数（无量纲数）
V－流体的平均流速 (m/s)
d－旋涡发生体的宽度 (m)

由此可见，通过测量卡曼涡街分离频率便可算出瞬时流量。其中,斯特罗哈尔数（St）是无因次未知数，
图（二）表示斯特劳哈尔数（St）与雷诺数（Re）的关系。

涡街流量计测量范围

图（二）
在曲线表中St＝0.17的平直部分，漩涡的释放频率与流速成正比,即为涡街流量传感器测量范围度。只要检测出频率f就可以求得管内流体的流速，由流速V求出体积流量。所测得的脉冲数与体积量之比，称为仪表常数（K），见式（2）
　                       K＝3600f/Q（1/m³）              公式（2）
式中：K＝仪表常数（m-3）。
      f＝脉冲个数
      Q＝体积流量（m³）

三、技术指标

主要技术指标

公称通径(mm)	15、20、25，40，50，65，80，100，125，150，200，250，300，(300～1000插入式)
公称压力(MPa)	DN15-DN200 4.0(>4.0协议供货)，DN250-DN300 1.6(>1.6协议供货)
介质温度(℃)	压电式：-40～150，-40～260，-40～330；电容式： -40～400（协议订货）
本体材料	1Cr18Ni9Ti，(其它材料协议供货)
允许振动加速度	压电式:0.2g 电容式:1.0～2.0g
精确度	±1%R，±1.5%R；插入式：±2.5%R，
范围度	1：6～1：25
供电电压	传感器：DC +12V，DC +24V；变送器：DC +12V ，DC +24V；电池供电型：3.6V电池
输出信号	脉冲：高电平≥5V，低电平≤1V；电流：4～20mA
压力损失系数	符合JB/T9249标准　Cd≤2.4
防爆标志	本安型：Ex iaⅡ CT2-T4隔爆型：ExdⅡCT2-T5
防护等级	普通型IP65 潜水型 IP68
环境条件	温度-20℃～55℃，相对湿度5%～90%，大气压力86～106kPa
适用介质	气体、液体、蒸汽
传输距离	三线制脉冲输出型：≤300m，两线制标准电流输出型 (4～20mA) ≤1500m；负载电阻≤500Ω； RS485/HART≤1200m.

四、仪表流量范围

4.1 参比条件
1．气体：常温常压空气，t=20℃，P=0.1MPa（绝压），ρ=1.205 kg/m3，υ=15×10-6 m2/s。
2．液体：常温水，t=20℃，ρ=998.2kg/m3，υ=1.006×10-6m2/s。
4.2参比条件下涡街流量传感器工况流量参考范围表
注：表中(300)～(1000)口径为插入式

仪表口径 (mm)	液体		气体
仪表口径 (mm)	测量范围 (m3/h)	输出频率范围 (Hz)	测量范围 (m3/h)	输出频率范围 (Hz)
15	0.3～5	35～450	4～20	300～1600
20	0.6～10	29～380	6～30	230～1200
25	1.2～16	25～320	8～55	170～1100
32	1.8～20	18～200	10～120 20	100～1180
40	2～40	10～190	27～205	130～1040
50	3～60	8～150	35～380	94～920
65	4～85	6～120	60～640	90～910
80	6.5～130	4.1～82	86～1100	55～690
100	15～220	4.7～69	133～1700	42～536
125	20～350	3.2～57	150～2000	38～475
150	30～450	2.8～43	347～4000	33～380
200	45～800	2～31	560～8000	22～315
250	65～1250	1.5～25	890～11000	18～221
300	95～2000	1.2～24	1360～18000	16～213
(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)	1200～17000	5.8～88	17000～170000	85～880
>(1000)	协议		协议

五、仪表外观分类及尺寸规格

5.1仪表外观分类

法兰卡装式涡街将配对法兰焊接管道上，将仪表安装在配对法兰的卡槽内，用贯穿螺栓紧固法兰夹紧仪表，是见的一种仪表安装方式。	法兰连接式涡街通过表体焊接法兰，使用时与管道原有法兰通过螺栓直接相连，也是常见仪表安装方式之一。
球阀插入式涡街球阀插入式涡街是插入式涡街的一种，通过加装球阀来保证仪表拆卸后能够不影响管道内通气使用，一般大口径插入式采用此仪表较多。	简易插入式涡街简易插入式涡街不配备球阀，相对比较轻便，一般使用过程中维护较少，适合测量大口径比较清洁的介质。

注：其他特殊结构可以协议沟通定制
涡街流量传感器结构

5.2常见仪表结构

仪表常见结构如左图
1：为仪表表头，内部安装智能处理器，并且是仪表接线部位，根据订货协议配有不同类型的智能处理器。
2：为压力传感器，用来采集介质压力，根据订货协议要求不同来决定是否安装传感器和传感器能采集的压力大小。
3：为仪表屏蔽连接杆，用来连接表头和表体部件
4：为仪表表体部件，内部安装发生体和流量传感器，根据订货协议决定口径和传感器类型

5.3常见仪表尺寸（中温带压力补偿仪表高度C等同高温型CH）

口径（mm)	A	B	C	CH（高温型）
DN15-32	70	55	385	445
DN40	85	80	410	470
DN50	85	90	420	480
DN65	85	105	435	495
DN80	85	120	450	510
DN100	85	140	470	530
DN125	85	168	498	558
DN150	100	194	524	584
DN200	100	248	578	638
DN250	115	300	630	690
DN300	130	350	680	740

卡装式涡街

口径（mm）	A	B	C	CH(高温型）
DN15-32	170	105/115/140	425	485
DN40	170	145	450	510
DN50	170	160	475	535
DN65	190	180	490	555
DN80	190	195	510	570
DN100	200	215	520	580
DN125	200	245	540	600
DN150	200	280	585	645
DN200	200	340	630	700
DN250	240	395	680	740
DN300	240	445	740	800

法兰连接型涡街

口径（mm）	DN250	DN300	DN400	DN500	DN600	DN800-2000
L	680	705	755	805	855	905- 1555

球阀插入式涡街

口径(mm)	DN250	DN300	DN400	DN500	DN600	DN800- 2000
L	255	280	330	380	430	530-1130

简易插入式涡街

六、仪表安装

6.1仪表安装环境要求
1. 尽可能避开强电设备、高频设备、强开关电源设备。仪表的供电电源尽可能与这些设备分离。
2. 避开高温热源和辐射源的直接影响。若必须安装，须有隔热通风措施。
3. 避开高湿环境和强腐蚀气体环境。若必须安装，须有通风措施。
4. 涡街流量仪表应尽量避免安装在振动较强的管道上。若必须安装，须在其上下游2D处加设管道紧固装置，并加防振垫，加强抗振效果。
5. 仪表安装在室内，安装在室外应注意防水，特别注意在电气接口处应将电缆线弯成U形，避免水顺着电缆线进入放大器壳内。
6. 仪表安装点周围应该留有较充裕的空间，以便安装接线和定期维护。

6.2仪表管道安装要求：
涡街流量仪表对安装点的上下游直管段有一定要求，否则会影响介质在管道中的流场，影响仪表的测量精度。
仪表的上下游直管段长度要求见图 DN为仪表公称口径单位:mm

传感器上游管道型式	前后直管段长度	传感器上游管道型式	前后直管段长度
同心收缩全开阀门		一个90度弯头
同一平面两个90度弯头		不同平面两个90度弯头
同心扩管		调节阀半开阀门(不*)

注:
1、调节阀尽可能不安装在涡街流量仪表的上游,而应安装在涡街流量仪表的下游10D以外。
2、上、下游配管内径应相同。如有差异，则配管内径Dp与涡街仪表表体内径Db,应满足以下关系
0.98Db≤Dp≤1.05Db
3、上、下游配管应与流量仪表表体内径同心，它们之间的不同轴度应小于0.05Db
4、仪表与法兰之间的密封垫，在安装时不能凸入管内，其内径应比表体内径大1-2mm
5、测压孔和测温孔的安装设计。被测管道需要安装温度和压力变送器时，测压孔应设置在下游3-5D处，测温孔应设置在下游6-8D处，见图（七）。D为仪表公称口径，单位：mm
6、仪表在在管道上可以水平、垂直或倾斜安装。
7、测量气体时，在垂直管道安装仪表，气体流向不限。但若管道内含少量液体，为了防止液体进入仪表测量管，气流应自下而上流动，如图（四）a所示
8、测量液体时，为了保证管内充满液体，所以在垂直或倾斜管道安装仪表时，应该保证液体流动方向从下而上。若管道内含少量气体，为了防止气体进入仪表测量管，仪表应安装在管线的较低处
如图（四）b所示
涡街流量计安装管道

图（四）
9、测量高温、低温介质时，应注意保温措施。转换器内部（表头壳体内）高温一般不应超过70℃；低温易使转换器内部出现凝露，降低印制电路板的绝缘阻抗，影响仪表正常工作。

6.3插入式涡街流量仪表安装步骤：
1. 在管道上用气焊开一个略小于φ100mm的圆孔，并把圆孔周围毛刺清除干净，以保证测头旋转流利
2. 在管道圆孔处焊上厂家提供的法兰，要求法兰轴线与管道轴线垂直。
3. 将球阀及传感器安装在焊接好的法兰上。
4. 调节丝杠，使插入深度符合要求（保证测头中心轴线和管道中心轴线重合），流体流向必须与方向标上的指示箭头保持一致。
5. 均匀拧紧压盖上的螺丝。(注：压盖的松紧程度决定仪表的密封程度和丝杠能否旋动)
6. 检查各环节是否完成好，慢慢打开阀门观察是否有泄漏（需特别注意人身安全）若有泄露请重复步骤5、6。

6.4分体式仪表压力变送器和Pt100安装示意图
分体式涡街流量计安装

七、在仪表安装使用前容易出现的错误

1-安装时仪表安装反向会导致流量不准确和不稳定。
2-安装仪表时禁止在线焊接，在线焊接会导致传感器受热损坏。
3-安装环境有剧烈震动，震动环境会导致流量不稳定以及静态有流量。
4-仪表采购时不考虑实际流量仅按照管道口径订货，这个问题会导致超出或不足流量测量范围。
5-现场温度和压力如果和订货协议不匹配，会导致仪表无法测量或测量不准，严重时造成仪表损伤。
6-工况流量与标况流量混淆，或者与质量流量混淆。

第二部分仪表使用与参数设置

I. 常规电路

一、常规电路介绍

常规电路包含脉冲型线路板、电池供电普通型线路板、4-20mA普通型线路板和4-20mA温压补偿型线路板等常见的四种线路板，这四种线路板在使用和原理上具有共同性，是涡街流量计的新精简型线路板，其放大电路为模拟式。可在常规的流量范围内准确测量气体、液体和蒸汽的流量。可由开关设定适应各种口径和各类测量介质。
常规电路用于区分MSP数字电路

二、常规电路拨码开关设置

不同口径和介质开关选择参见附表。并根据实际信号先调K2和K3扩展频带，必要时调整K1电荷放大器增益。

智能流量计放大器参数设置参照表（液体）

口径

↑

100

↑

125

↑

150

↑

200

↑

250

↑

300

↑

智能流量计放大器参数设置参照表（气体）

口径

↑

100

↑

125

↑

150

↑

200

↑

250

↑

300

↑

智能流量计放大器参数设置参照表（蒸汽）

口径

↑

100

↑

125

↑

150

↑

200

↑

250

↑

300

↑

箭头向上表示此开关位置为ON，无箭头处的开关为OFF。
以上表值仅供参考，实际使用中因液体粘度和气体密度不同应在此值附近调整，频率低时可将K2/K3向大口径方向调一至三档。频率高时可将K2/K3向小口径方向调一至三档。
放大增益和触发灵敏度采用4位开关调整，开关1/2/3/4位分别代表1/2/4/8；ON数之和为1-15。
GB=1-15调放大器增益对应电阻比300K/（100K——4K7）,1_15放大率增大。一般GB设置为（1+2）ON
SB=1-15调触发器门限对应电阻比300K/（100K——4K7），1_15灵敏度增高。一般SB设置为（3）ON

三、常规电路操作说明与区分

a. 脉冲型仪表
脉冲型直接输出脉冲信号，通过积算仪运算后来反映介质流量，通过调节对应介质的拨码开关即可使用，操作简单，无过多的设置，可以接通到PLC等外接设备上使用。无液晶显示，需要接外接显示设备。
脉冲型区分：脉冲型仪表本体不带显示屏，一般会配备积算仪
b. 四按键显示普通型仪表
四按键普通型为具有液晶显示无补偿计算的一类简单线路板，根据供电方式不同可以分为24V普通板和电池供电普通板，这类板子区别于智能补偿型线路板，对于压力温度比较稳定的补偿介质可以采用这种表进行定值补偿测量。（电池型应先将线路端子接好）。具有脉冲输出功能，4-20mA普通型还具有4-20mA模拟输出功能。另外根据订货协议可以配备hart或485协议通讯。
四按键普通型仪表区分：
1具有四个按键且通电后屏幕只有三排数据（累计、瞬时和频率）
2打开后盖后除接线端子（或电池）外没有其他元器件
操作说明
该线路板具有四个按键(S)、（+）、（←）和（EN)
在主界面按（+）可以切换到密码界面
密码界面按（EN）可以讲密码选中，然后按（+）（←）配合可以输入密码2010
然后进入到用户设置界面
用户设置界面（+）可以切换选项，按（EN）可以选中选项然后（+）更改参数
参数更改好后可以按（EN）确认。（S）返回密码界面

密码2010设置项目（参考）

菜单序号	菜单显示	意义	选择项或数值范围
1	单位选择	流量单位选择	0：m3/h （立方每小时） 1：m3/m （立方每分钟） 2：l/h （升每小时） 3：l/m （升每分钟） 4：t/h （吨每小时） 5：t/m （吨每分钟） 6：kg/h （千克每小时） 7：kg/m （千克每分钟）
2	算法选择	选择测量介质运算方式	0：常规体积流量（不分气液的工况流量） 1：常规质量流量（流体密度设工况密度） 2：标况气体体积流量 3：常规气体质量流量（流体密度设标况密度） 4：饱和蒸汽温度补偿 5：饱和蒸汽压力补偿 6：过热蒸汽温压补偿
3	流量系数K [P/m3]	流量系数	设定仪表流量系数
4	满度输出流量	满度输出流量	必须设定该值，且不得为0，单位与流量单位一致瞬时流量超过满度时输出满度流量
5	密度设置kg/m3	密度设置	算法1和3都必须设置此项单位为kg/m3，不得为0
6	温度设置℃	当前温度	选择算法2、4、5、6时，需需人为设定温度压力参数
7	压力设置	当前压力不得为0	选择算法2、4、5、6时，需需人为设定温度压力参数
8	下限切除流量	设置切除流量与满度流量的百分比	数值在0~20之间
9	阻尼时间
10	485地址	485地址（仅电池普通板有该项，4-20mA电普通板不具有）	0~99
11	累积量清零	清除累计流量	Yes为清空，No为不清除

当密码设置为2011时：
1 4-20mA普通板会进入调节4-20mA输出校正界面（非专业人员不要操作）
2 其他类型板子会进入到485波特率选择

c. 两键4-20mA温压补偿仪表
两键4-20mA稳压补偿仪表为具有温度压力补偿功能，能够根据介质压力温度不同算出标况下的介质流量，能够针对过热蒸汽以及饱和蒸汽等不同压力温度条件的介质。并且具有脉冲输出和4-20mA输出，并根据协议可以配备hart协议通讯。
仪表区别：该类仪表具有两个按键，与MSP线路区别在于：后端接线处只有两个接线端子突出且线路元器件密集不带电池架，MSP线路为97个突出接线端子，另外在背部有电池架或中间空出部分
操作说明
界面和辅助界面之间通过按‘+/S’左键和‘</E’右键切换。
左键为+并下翻页，长按为S退出。 右键为<并上翻页，长按为E进入和确认。
在辅助界面下，长按‘</E’左键进入密码输入状态。用户可通过连续按‘+/S’键选择当前输入位置需要输入的密码数字，按‘</E’键移动输入光标位置。当输完2位密码后，长按‘</E’进入与密码对应的功能设置菜单；在密码输入状态下，长按‘+/S’键返回辅助界面，继续更新显示计量值。
用户参数设定菜单用户菜单密码为22。

序号	菜单显示	意义	选择项或数值范围
1	语言中文	选语言	中文/ENGLISH
2	单位选择	流量单位选择（默认0）	0：m³/h (算法02显N m³/h) 1：m³/m (算法02显N m³/m) 2：l/h 3：l/m 4：t/h 5：t/m 6：kg/h 7：kg/m
3	算法选择常规体积流量	算法选择（默认0）	0：常规体积流量 1：常规质量流量 2：标况气体体积流量 3：常规气体质量流量 4：饱和蒸汽温度补偿 5：饱和蒸汽压力补偿 6：过热蒸汽温压补偿 7: 特定算法(备用户定制)
4	流量系数	流量系数（默认3600）	设定仪表流量系数单位P/m3
5	流体密度	密度设置（默认1.0）	算法1、3必须设置此项，单位为kg/m3 （算法1为工况，3为标况）
6	满度流量	满度输出流量（默认1000）	必须设定该值，且不得为0，单位与流量单位一致
7	报警流量	报警流量（默认500）	仅在报警输出时设定该值，单位与流量单位一致
8	下限切除流量%	设置切除脉冲输入百分比默认（1%）	数值在0~20之间
9	阻尼时间	设输出电流阻尼时间（默认为2s）	设电流输出阻尼时间，用于避免输出电流和流量波动太大范围为1~32（瞬时流量显示同步平滑）
10	HART地址	设置HART 通讯号	范围为0-15（默认0）
11	累计量清零	清零累计量	若要清零累计量，输入密码70 并按“E”键即可

三、仪表常见问题与处理

1、现场仪表频率变化量较大，排除方法：
A.首先检查直管段是不是满足要求，气体的可以放宽保证*D后5D的直管段就可以，液体直管段不满足要求影响较大，直管段不够长建议更改安装位置。B.现场可能有电磁干扰，方法：加强滤波功能，把灵敏度调低，通过打拨码开关实现。C.现场流量太小，低于仪表下限，例如:300口径的插入式测气体，下限是1500m³/h,但现场指示500 m³左右的瞬时流量，因为流量处于下限，数值不成线性变化，可通过更改仪表系数提高流量（不建议使用）。D.测液体有脉动流也会出现类似的情况。
2、现场有50HZ的干扰，一般是屏蔽线未接地。
3、现场无流量信号。A.仪表小信号切除过大，可到参数设置里修改;B.电源未接好，不通电;C.流量很低达不到信号触发点;D.4-20mA输出的表出厂前未设置量程。
4、实际流量增大，可仪表显示减小，检查现场工况原因（如管道工艺等）。
5、实际流量减小，可仪表显示增大，大部分是管道震动或者是安装时垫片不在管道中心点，应重新安装仪表。
6、同工况的仪表显示不一致，相差较大,A.客户的经验值是错的，或者是工况有差别，例如管道走向的问题，直管段的问题,震动的问题等;B.参数客户修改过;C.工况流量太低，下限不成线性;D.温压补偿的表，温度压力出现故障。
7、4-20mA输出的仪表，显示和系统显示不一致。A.参数设定的单位不一致，或者量程没有对应一致;B.4-20mA输出线缆过长（超过1000米），损耗大。
8、仪表显示的流量与实际相差很大，大部分原因是参数设置单位的问题。
9、仪表静态有流量大部分是现场管道有震动造成，对管道采取减震措施或降低仪表灵敏度可减轻或消除。

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传感器上游管道型式	前后直管段长度	传感器上游管道型式	前后直管段长度
同心收缩全开阀门		一个90度弯头
同一平面两个90度弯头		不同平面两个90度弯头
同心扩管		调节阀半开阀门(不*)

涡街流量计测量气体工作原理

一、产品特点、用途和适用范围

二、工作原理涡街流量计测量气体工作原理

三、技术指标

四、仪表流量范围

五、仪表外观分类及尺寸规格

六、仪表安装

七、在仪表安装使用前容易出现的错误

第二部分仪表使用与参数设置

I. 常规电路

一、常规电路介绍

二、常规电路拨码开关设置

三、常规电路操作说明与区分

三、仪表常见问题与处理

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涡街流量计测量气体工作原理

一、产品特点、用途和适用范围

二、工作原理涡街流量计测量气体工作原理

三、技术指标

四、仪表流量范围

五、仪表外观分类及尺寸规格

六、仪表安装

七、在仪表安装使用前容易出现的错误

第二部分 仪表使用与参数设置

I. 常规电路

一、常规电路介绍

二、常规电路拨码开关设置

三、常规电路操作说明与区分

三、仪表常见问题与处理

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第二部分仪表使用与参数设置