涡街流量计原理 高温型蒸汽流量计
涡街流量计产品的种类和适用范围
- CPLUGB/E系列满管型涡街流量计原理
- CPLUGB/E系列插入型涡街流量计原理
CPLUGB/E型广泛适用于石油、化工、冶金、热力、纺织、造纸等行业对过热蒸汽、饱和蒸汽、压缩空气和一般气体(氧气、氮气、氢气、天然气、煤气等) 、水和液体（如：水、汽油、酒精、苯类等）的计量和控制.
涡街流量计工作原理
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。
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。
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）
涡街流量计技术指标表
| 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，-40～500（协议订货） |
| 本体材料 | 1Cr18Ni9Ti，(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 | 1：6～1：30 |
| 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 | 方波脉冲(不包括电池供电型)：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：ExdⅡia CT2-T5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≤750Ω； RS485/HART≤1200m. |
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涡街流量计仪表口径的确定和安装设计
仪表选型是仪表应用中非常重要的工作,仪表选型的正确与否将直接影响到仪表是否能够正常运行.因此用户和设计单位在选用本公司产品时,请仔细阅读本节资料,认真核对流体的工艺参数并随时可与我公司的销售或部门，以确保选型正确。
一．适用流量范围和仪表口径的确定
仪表口径的选择，根据流量范围来确定。不同口径涡街流量仪表的测量范围是不一样的。即使同一口径流量表，用于不同介质时，它的测量范围也是不一样的。实际可测的流量范围需要通过计算确定。
(一)参比条件下空气及水的流量范围，见表（二），参比条件如下：
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。
（二）确定流量范围和仪表口径的基本步骤：
1． 明确以下工作参数。
（1）被测介质的名称、组份
（2）工作状态的zui小、常用、zui大流量
（3）介质的zui低、常用、zui高压力和温度
（4）工作状态下介质的粘度
表(二)参比条件下涡街流量传感器工况流量范围表 注：表中(300)～(1000)口径为插入式
| 仪表口径 (mm) | 液体 | 气体 | ||
| 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 | 35～600 | 2.2～20 | 260～2000 |
| 20 | 0.6～10 | 29～420 | 4～40 | 210～1900 |
| 25 | 1.2～16 | 25～336
| 8.8～70 | 190～1140 |
| 32 | 1.8～20 | 18～264 | 10～150 | 156～1080 |
| 40 | 2～40 | 10～200 | 27～205 | 140～1040 |
| 50 | 3～60 | 8～160 | 35～380 | 94～1020 |
| 65 | 4～85 | 6～120 | 60～600 | 94～940 |
| 80 | 6.5～130 | 4.1～82 | 86～1100 | 55～690 |
| 100 | 12～220 | 4.7～69 | 133～1700 | 42～536 |
| 125 | 15～350 | 3.2～57 | 150～2000 | 38～475 |
| 150 | 20～450 | 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) | 1200～1700 | 5.8～88 | 17000～170000 | 85～880 |
| >(1000) | 协议 |
| 协议 |
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表(三)常用气体介质的标准状态密度（0℃，绝压P=0.1MPa）
| 气体名称 | 密度(kg/m3) | 气体名称 | 密度(kg/m3) |
| 空气(干) | 1.2928 | 乙炔 | 1.1717 |
| 氮气 | 1.2506 | 乙烯 | 1.2604 |
| 氧气 | 1.4289 | 丙烯 | 1.9140 |
| 氩气 | 1.7840 | 甲烷 | 0.7167 |
| 氖气 | 0.9000 | 乙烷 | 1.3567 |
| 氨气 | 0.7710 | 丙烷 | 2.0050 |
| 氢气 | 0.08988 | 丁烷 | 2.7030 |
| 一氧化碳 | 1.97704 | 天然气 | 0.8280 |
| 二氧化碳 | 1.3401 | 煤制气 | 0.8020 |
选型举例：
例一：已知气体压力和温度及标况下的流量时
某压缩空气，标况流量范围为QN=1200-12000Nm3/h,压力P=0.7Mpa(表压)，温度t=30℃。试确定流量计口径。
步骤一：计算压缩空气的工况体积流量
由公式(3):
工况使用下限体积流量为:
Qvmin=QN×0.101325×(273.15+t)/293.15/（P +0.1）
=1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/（0.7 +0.1）
=157(m3/h)
工况使用流量上限为: Qvmax=1570(m3/h)
步骤二：根据使用工况流量范围157-1570m3/h，查表（二），满足下限流量条件的流量计为DN80 、DN100和DN125，考虑到上限流量1270m3/h及使用效果和经济成本，初选DN100, DN100流量计的工况流量范围是100-1700m3/h，接近使用流量范围，初选DN100流量计，但应具体核算DN100流量计在该工况条件下的可测下限流量。核算DN100流量计在该工况条件下的可测下限流量：
涡街流量计仪表的安装设计
仪表的正确安装是保障仪表正常运行的重要环节，若安装不当，轻则影响仪表的使用精度，重则会影响仪表的使用寿命，甚至会损坏仪表。
- 安装环境要求：
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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(三) DN为仪表公称口径 单位:mm
注: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处。
- 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
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
- 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
- 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
- 仪表在在管道上可以水平、垂直或倾斜安装。
- 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
- 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
图（四）
- 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。
四）插入式涡街流量仪表安装步骤：
- 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
- 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。
- 将球阀及传感器安装在焊接好的法兰上。
- 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*。
- 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)
- 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。
(五)压力变送器和Pt100安装示意图
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一. 输出频率信号的三线制涡街流量仪表配线设计
输出频率信号的三线制流量传感器采用DC24V或DC12V电源供电，一般通过三芯屏蔽电缆线(RWP3×0.5mm)与显示仪表或计算机相连，屏蔽层应可靠地接到放大器壳的接地螺丝上。屏蔽电缆线的选择应适合现场环境要求，另外屏蔽电缆线要与强功率电力线分离，不能平行走线。传感器端子接线见图（八）
二．输出标准4~20mA电流信号的两线制涡街流量仪表配线设计
输出标准4~20mA电流信号的两线制变送器采用DC24V电源供电，一般通过两芯屏蔽电缆线(RWP2×0.5mm)与显示仪表或计算机相连，屏蔽层应可靠地接到放大器壳的接地螺丝上。屏蔽电缆线的选择应适合现场环境要求，另外屏蔽电缆线要与强功率电力线分离，不能平行走线。变送器端子接线见图（九）
三．带RS-485通讯接口功能的涡街流量仪表配线设计
带RS-485通讯功能的涡街流量仪表采用DC24V电源供电，与设备之间采用四线制传输方式。仪表
端子接线见图（十）
四．防暴型涡街流量仪表配线设计
三线制脉冲输出型涡街流量仪表与LB978齐纳安全栅相连、LUGB/E两线制标准4~20mA电流输出型涡街流量仪表与LB987S齐纳安全栅相连可构成本质安全型防爆系统，产品防爆标志为Ex ia Ⅱ CT2-T5。
