涡街流量计技术讲座

1、 青 流 1能源计量主管室 青 流 2 绪 论 一涡街流量计的开展概况 在自然界中，存在许多流体震动现象。例如旗帜在风中飘扬；野外架空电线发出的嗡嗡响声；小溪流使中的水草、禾苗、小树干频频摆动等，都是流体振动现象的具体表现。 在流体振动现象中，流体振动频率与流速之间存在着对应关系。应用这种原理测量流量仪表主要包括别离流量计常称涡街流量计；旋进旋涡进动流量计和射流流量计。 自20世纪60年代中期开始，美、欧各国和日本的科学家先后以不同的方式投入流体振动计量的研究。到60年代末和70年代初，先后出现了以上三种流量计。因制造、应用和推广方面的原因，三种流量计的开展情况有所不同。涡街流量计的特点发挥得

2、比较充分，被用户接受 较早，开展最迅速。 青 流 3 古时候，人们就注意到风可以使拉紧的琴弦发出不同的声音。也有半夜里挂在床头墙壁的自明琴，被夜风吹得发出声音，把主人从梦中缓刑的记载。16世纪中期，著名画家、科学家达.芬奇就在他的作品中描绘了插入水中钝体的前方出现的漩涡列。 世界上最早研究涡街现象的人使匈牙利物理学家史特劳哈尔。1878年，在他指导的实验室中发现：在风的作用下，一根细弦丝发出的音调与风速成正比，而与弦丝的直径成反比。 1879年，罗德.拉雷特发现：旋涡引起流体振动时，振动方向与流动方向相垂直；他还观察到；琴弦的固有音调与风对其作用的音调相吻合时声响会骤然增大。 1908年，贝纳

3、德指出了圆柱体前方尾流的周期性与旋涡的形成和排列有关。 1912年，德国物理学家冯.卡曼在进行了大量试验观察的根底上，研究了涡街的稳定性，并发表了关于无限大均匀流场中涡街稳定条件的著名论文。 青 流 4 卡曼的这一论文为涡街流量计的开展与用应奠定了理论根底。卡曼的这一论文为涡街流量计的开展与用应奠定了理论根底。 然而，科学家早期对涡街现象研究的主要目的是为了防灾。然而，科学家早期对涡街现象研究的主要目的是为了防灾。随着工业的开展，特别是航空工业的开展，发现了涡街形成对生随着工业的开展，特别是航空工业的开展，发现了涡街形成对生产和建筑设施的破坏作用，例如高层建筑物、桥梁、塔架、港口产和建筑设施的

4、破坏作用，例如高层建筑物、桥梁、塔架、港口设施、钻井平台支架等在大风大浪遭破坏。因此，在较长时间内，设施、钻井平台支架等在大风大浪遭破坏。因此，在较长时间内，科学家们都在观察和研究涡街形成的规律性，探索涡街产生破坏科学家们都在观察和研究涡街形成的规律性，探索涡街产生破坏作用原因，寻找防止这种破坏作用方法。作用原因，寻找防止这种破坏作用方法。 事物总是存在着两个方面，当一些人在研究防止涡街破坏作用事物总是存在着两个方面，当一些人在研究防止涡街破坏作用的时侯，也有一些人在研究如何利用涡街现象和原理做一些有益的时侯，也有一些人在研究如何利用涡街现象和原理做一些有益的工作，应用卡曼涡街测量流体流速的设

5、想就是其中之一。这种的工作，应用卡曼涡街测量流体流速的设想就是其中之一。这种设想最先见于设想最先见于19351935年的美国专利。到年的美国专利。到2020世纪世纪6060年代，美国科学家年代，美国科学家罗什科提出了应用卡曼涡街测量风速的可能性，并进行了有关实罗什科提出了应用卡曼涡街测量风速的可能性，并进行了有关实验。验。19601960年，在日本志波号船上，进行了应用卡曼涡街原理测量年，在日本志波号船上，进行了应用卡曼涡街原理测量船速的试验。船速的试验。 7070年代是涡街流量计进入快速开展的时期，各国新型的检测方年代是涡街流量计进入快速开展的时期，各国新型的检测方法和新产品纷纷问世。法和新

6、产品纷纷问世。 青 流 5 到到8080年代后期，美、欧和日本等兴旺国家先后制定、颁发年代后期，美、欧和日本等兴旺国家先后制定、颁发了本国涡街流量计产品标准。在各主要国家公布了标准后，了本国涡街流量计产品标准。在各主要国家公布了标准后，国际标准化组织国际标准化组织ISO)ISO)着手制定涡街流量计国际标准，并与着手制定涡街流量计国际标准，并与19931993年以标准草案的形式发布。这些都标志涡街流量计的开年以标准草案的形式发布。这些都标志涡街流量计的开发、制造和应用进入了标准化时代。发、制造和应用进入了标准化时代。 9090年代以来，涡街流量计的开展，主要在以下几个方面取年代以来，涡街流量计的

7、开展，主要在以下几个方面取得显著进步：得显著进步： 1 1技术根底性工作向更深层次开展。在日本，开展涡技术根底性工作向更深层次开展。在日本，开展涡街流量计干标定的研究试验工作，并取得成效。街流量计干标定的研究试验工作，并取得成效。 2 2信号处理技术方面向数字化方向开展。从常规的有源信号处理技术方面向数字化方向开展。从常规的有源滤波器的作用，向跟踪滤波、自适应滤波和数字频谱分析应滤波器的作用，向跟踪滤波、自适应滤波和数字频谱分析应用方向开展，提高了涡街流量计的精度、抗干扰能力和测量用方向开展，提高了涡街流量计的精度、抗干扰能力和测量范围。范围。 3 3向一体化、智能化、多参数检测方向开展，现场

8、总线向一体化、智能化、多参数检测方向开展，现场总线技术被引入涡街流量计领域中，现场总线智能型涡街流量计技术被引入涡街流量计领域中，现场总线智能型涡街流量计 青 流 6 将成为现场总线系统中的重要仪表之一。将成为现场总线系统中的重要仪表之一。 在我国，涡街流量计的开展也令人瞩目。特别是在我国，涡街流量计的开展也令人瞩目。特别是8080年代，年代，是我国涡街流量计开展势头旺盛的时期，应力式涡街流量计是我国涡街流量计开展势头旺盛的时期，应力式涡街流量计成为热点。成为热点。8080年代中期，年代中期，19891989年公布了涡街流量传感器的行年公布了涡街流量传感器的行业标准和国家计量检定规程。对标准涡

9、街流量计的开发、生业标准和国家计量检定规程。对标准涡街流量计的开发、生产、应用发挥了作用。产、应用发挥了作用。 9090年代中期以后，我国涡街流量计的开展向一体化、年代中期以后，我国涡街流量计的开展向一体化、多参数检测、智能化方向开展，推出了数字智能化涡街流量多参数检测、智能化方向开展，推出了数字智能化涡街流量计。数字智能化涡街流量计的市场投入，弥补了常规型涡街计。数字智能化涡街流量计的市场投入，弥补了常规型涡街流量计的缺乏，而涡街流量计的固有有点继续发挥，使涡街流量计的缺乏，而涡街流量计的固有有点继续发挥，使涡街流量计的性能、功能、质量上了一个新的台阶。流量计的性能、功能、质量上了一个新的台

10、阶。 青 流 7 二与涡街流量计有关的概念二与涡街流量计有关的概念 1 1流体密度：流体密度： 流体的密度流体的密度即单位体积流体所具有的即单位体积流体所具有的质量，是流体的重要物性参数之一。质量，是流体的重要物性参数之一。 2 2流体粘度：流体粘度： 流体本身阻滞其对滑动的性质称为流体流体本身阻滞其对滑动的性质称为流体的粘度。的粘度。 流体的粘度随流体的温度和压力而变化。流体的粘度随流体的温度和压力而变化。通常，温度上升，液体的粘度下降，而气体通常，温度上升，液体的粘度下降，而气体的粘度上升。的粘度上升。 3 3管道雷诺数：管道雷诺数： 雷诺数是表征流体中惯性力与粘性力之雷诺数是表征流体中惯

11、性力与粘性力之比的无量纲参数。比的无量纲参数。 当雷诺数较低时，说明粘性力占主导地当雷诺数较低时，说明粘性力占主导地位，粘性对流动的影响是主导的；当雷诺数位，粘性对流动的影响是主导的；当雷诺数较高时，说明惯性力是主要的，粘性对流动较高时，说明惯性力是主要的，粘性对流动的影响只在边界内或速度梯度较大的区域才的影响只在边界内或速度梯度较大的区域才是重要的是重要的 青 流 8 4 4气穴现象：气穴现象： 当液体在管道内流动时，如经过某一节流件时，因流动当液体在管道内流动时，如经过某一节流件时，因流动使部局压力下降到低于该温度下液体的饱和蒸汽压时，蒸汽便使部局压力下降到低于该温度下液体的饱和蒸汽压时，

12、蒸汽便突然形成。由于从液态向气态转变，体积增大很多，压力又重突然形成。由于从液态向气态转变，体积增大很多，压力又重新上升，蒸汽聚积并把气穴填满，以后气穴崩溃、瓦解，发出新上升，蒸汽聚积并把气穴填满，以后气穴崩溃、瓦解，发出猛烈的噪声。猛烈的噪声。 气穴使流体流动失常，时流量计输出错误的示值，有时甚至气穴使流体流动失常，时流量计输出错误的示值，有时甚至毁坏检测元件产生所谓气蚀现象。毁坏检测元件产生所谓气蚀现象。 5 5脉动流：脉动流： 脉动流在测量时段内，随是时间的函数，但在足够长的周期脉动流在测量时段内，随是时间的函数，但在足够长的周期内，有恒定的平均值。脉动流可分为周期性脉动流和随机波动内，

13、有恒定的平均值。脉动流可分为周期性脉动流和随机波动脉动流两种。脉动流两种。 在工业管道中产生脉动流可能有以下几个方面：在工业管道中产生脉动流可能有以下几个方面： 1 1控制阀门频繁动作时；控制阀门频繁动作时； 青 流 9 2管道自激振荡，特别是管路系统有谐振时； 3工业管件如阀门、弯头、支管等产生流动别离时； 4整个流动系统的某些流型也可引起。 6混相流； 两相气液、气固、液固流动或多相气、液、固流动统称为混相流。 混相流有以下特点： 1流型复杂多样； 2流动中伴随着传热、传质的相变 3流动中常有具有粘结、易引起堵塞、有腐蚀性的介质，引起检测元件失效或损坏； 4)流型受多种因素影响，例如安装方

14、向、流速、粘度、外表张力、压力、温度、管径等几种因素影响；水平管道中和垂直管道中的流速及描述的数学模型都不同； 青 流 10瞬间流量不稳定，一般只能测量一段时间内的平均流量。瞬间流量不稳定，一般只能测量一段时间内的平均流量。气穴现象，脉动流，混相流给流量测量带来很多困难，有的即气穴现象，脉动流，混相流给流量测量带来很多困难，有的即使能测量，但精确度却难以满足要求，通常都要设计专用型流使能测量，但精确度却难以满足要求，通常都要设计专用型流量计。量计。 三与涡街流量计有关的术语三与涡街流量计有关的术语速度流量计：速度流量计：以直接测量封闭管道中满管流的流体流动速度来获得流量参数以直接测量封闭管道中

15、满管流的流体流动速度来获得流量参数的流量计为速度式流量计，包括涡轮流量计、涡街流量计、旋的流量计为速度式流量计，包括涡轮流量计、涡街流量计、旋进漩涡流量计、电磁流量计、超声波流量计、插入式流量计等。进漩涡流量计、电磁流量计、超声波流量计、插入式流量计等。系统误差：系统误差：同一被测量值在屡次测量过程中保持不变或以可预知的方式变同一被测量值在屡次测量过程中保持不变或以可预知的方式变化的测量误差分量。化的测量误差分量。精确度：精确度： 青 流 11被测量物的测量结果与约定真值间的一致程被测量物的测量结果与约定真值间的一致程度。好的精确度意味着小的随机误差和系统误差。度。好的精确度意味着小的随机误差

16、和系统误差。仪表系数；仪表系数； 以单位体积的脉冲表示的系数。它是以脉冲表以单位体积的脉冲表示的系数。它是以脉冲表示的仪表输出对某个测量周期中所通过流体总体积示的仪表输出对某个测量周期中所通过流体总体积之比。之比。 即：即： K=N/VK=N/V 式中式中 KK仪表系数仪表系数 NN脉冲数脉冲数 VV流体体积流体体积 在实际应用中，通常采用平均仪表系数，并以在实际应用中，通常采用平均仪表系数，并以下式表示；下式表示； 式中式中 平均仪表系数平均仪表系数 Kmax Kmax 在规定范围内的最大仪表系数在规定范围内的最大仪表系数 Kmin Kmin 在规定范围内的最小仪表系数在规定范围内的最小仪表

17、系数2/ )(minmaxKKKK 青 流 12 5 5线性度：线性度： 涡街流量计并没有真正的零点，因此在低流量下，不再别离出涡街流量计并没有真正的零点，因此在低流量下，不再别离出涡街，因此不可能表述零基线性度。线性范围通常由最大和最小的涡街，因此不可能表述零基线性度。线性范围通常由最大和最小的K K系数限定的某个区域来确定，再此区域内，假设系数限定的某个区域来确定，再此区域内，假设K K系数为平均系数为平均K K系数，系数，那么线性度可表示为那么线性度可表示为 %1002)(minmaxKKK 青 流 13 6 6最大流量：最大流量： 对应于上限流量范围的流量值。对应于上限流量范围的流量值

18、。 7 7最小流量：最小流量： 对应于下限流量范围的流量值。对应于下限流量范围的流量值。 8 8流量范围：流量范围： 由最大流量和最小流量所限定的范围。由最大流量和最小流量所限定的范围。 9 9范围度：范围度： 流量计的范围度是最大流量对最小流量之比。流量计的范围度是最大流量对最小流量之比。 1010直管段：直管段： 轴线时笔直的，而且内部横截面面积形状为恒定的一段轴线时笔直的，而且内部横截面面积形状为恒定的一段管道。管道。 青 流 14目目 录录一一 概概 述述二二 工工 作作 原原 理理三三 产产 品品 介介 绍绍四四 产产 品品 特特 点点五五 技技 术术 指指 标标 青 流 15一、概

19、述一、概述 在特定的流动条件下，一局部流体动能转化为流体振动，其振动频率与流速流量有确定的比例关系，依据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。目前流体振动流量计有三类：涡街流量计、旋进旋涡进动流量计和射流流量计。流体振动流量计具有以下一些特点： 1输出为脉冲频率，其频率与被测流体的实际体积流量成正比，它不受流体组分、密度、压力、温度的影响； 2测量范围宽，线性测量范围宽达20:1以上； 3精确度为中上水平； 4无可动部件，可靠性高； 5结构简单牢固，安装方便，维护费较低； 6应用范围广泛，可适用液体、气体和蒸气。 青 流 16 涡街流量计作为一种新型流量计，80年代中期以来开展较快，由于它在

20、流量测量方面有着诸多的优点和长处，在现代流量测量中应用越来越广泛。在国内使用涡街流量计进行流量测量也愈来愈得到重视，被广泛的应用于热电、化工、食品、炼油、冶金、机械制造等工业部门，也被应用于市政工程和环保行业，实施对液体如：水、油、石油、酒精等化工液体、气体如：空气、氧气、氮气、天然气、煤气等和蒸汽饱和蒸汽、过热蒸汽的流量计量及检测和控制。与涡轮流量计相比，涡街流量计没有可动的机械部件，维护工作量小，仪表常数稳定；与孔板式流量计相比，涡街流量计测量范围大，压力损失小，准确度高，安装与维护简单。 涡街流量计由涡街流量传感器与流量积算显示装置或流量积算仪或流量计算机组成。 与压力变送器、温度变送器

21、组成流量计量系统。 青 流 17 青 流 18流量计量系统流量计量系统 青 流 19 涡街流量传感器是根据涡街流量传感器是根据“卡门涡街卡门涡街原理研制成的原理研制成的一种流体振荡型仪表。在流一种流体振荡型仪表。在流动的流体中插入一个断面为动的流体中插入一个断面为非流线型柱状物体时，在柱非流线型柱状物体时，在柱体后部两侧会产生两列交错体后部两侧会产生两列交错排列的旋涡。排列的旋涡。 青 流 20SrdDdUf)25. 11 ( 旋涡别离的频率与流速成正比，与柱体迎流面的宽度成反比，旋涡别离的频率与流速成正比，与柱体迎流面的宽度成反比，可以用下式表示：可以用下式表示：公式公式1 式中：式中： f

22、：旋涡别离频率；：旋涡别离频率；Sr：斯特劳哈尔数无量纲常数；：斯特劳哈尔数无量纲常数；u：柱体侧面的流速；：柱体侧面的流速； D：传感器的内径：传感器的内径d：柱体的迎流面宽度。：柱体的迎流面宽度。 由式由式1可见，通过测量旋涡的别离频率便可测出流体速度和瞬时流量。可见，通过测量旋涡的别离频率便可测出流体速度和瞬时流量。斯特劳哈尔数斯特劳哈尔数Sr是可以通过实验确定的常数。斯特劳哈尔数是可以通过实验确定的常数。斯特劳哈尔数Sr与雷诺数与雷诺数Re函数关系中的线性局部，即是涡街流量传感器的线性测量范围。检测传感器函数关系中的线性局部，即是涡街流量传感器的线性测量范围。检测传感器探头的输出脉冲频

23、率探头的输出脉冲频率f即可求得管道内流体的速度，再由流速求出体积流量。即可求得管道内流体的速度，再由流速求出体积流量。 青 流 21 管道内流体流速管道内流体流速 Qv=3600U(D/2)2式中：式中：Qv管道内体积流量管道内体积流量 m3/h U 管道内流体流速管道内流体流速 m/s D 管道内直经管道内直经 mm 传感器探头在单位时间内的输出脉冲个数传感器探头在单位时间内的输出脉冲个数n与相应与相应的体积流量的体积流量Qv之比称之为传感器的仪表系数之比称之为传感器的仪表系数K： K = n /Qvn/m3 公式公式2 式中：式中： K：仪表系数：仪表系数n/m3 n：脉冲数：脉冲数 Qv

24、：流体体积：流体体积m3 青 流 22 “青流青流牌宽量程应力式涡街流量传感器牌宽量程应力式涡街流量传感器,1992年获得国家实用新型专年获得国家实用新型专利利,1997年被国家经贸委认定为国家级新产品年被国家经贸委认定为国家级新产品.它的特点是下限流量值低、量程宽它的特点是下限流量值低、量程宽和现场不用调试和现场不用调试.其系列产品高温其系列产品高温H型流量传感器，型流量传感器，2002年获得国家实用新型专利。年获得国家实用新型专利。它的特点是被测介质温度范围宽、探头体互换性好、不断流可在线维修更换探头它的特点是被测介质温度范围宽、探头体互换性好、不断流可在线维修更换探头体。提高了应力式涡街

25、流量传感器的技术性能和适应范围。体。提高了应力式涡街流量传感器的技术性能和适应范围。2007年又新获得两项年又新获得两项国家实用新型专利国家实用新型专利.三、青流产品介绍三、青流产品介绍 青 流 234 4项新型专利均为我公司独立开发研制生产的产品项新型专利均为我公司独立开发研制生产的产品, ,使使“青流青流牌牌涡街流量传感器在国内同行业中始终保持领先水平涡街流量传感器在国内同行业中始终保持领先水平. . “ “青流青流牌宽量程应力式涡街流量传感器牌宽量程应力式涡街流量传感器, ,严格执行中华人严格执行中华人民共和国机械行业标准民共和国机械行业标准?JBT9249 ?JBT9249 19991

26、999涡街流量传感器涡街流量传感器?.?.公司建公司建有多套完善的水、气汽流量标准装置有多套完善的水、气汽流量标准装置, ,对出厂的每一台涡街流对出厂的每一台涡街流量传感器进行标定量传感器进行标定, ,并严格执行并严格执行? JJG 1029? JJG 10292007 ?2007 ?涡街流量计检涡街流量计检定规程定规程. .为工业计量、能源管理和工程设计提供了一种符合我国专为工业计量、能源管理和工程设计提供了一种符合我国专业标准的新型流量仪表。该标准装置经质量技术监督局授权为业标准的新型流量仪表。该标准装置经质量技术监督局授权为“青岛市计量测试所流量计检定一站青岛市计量测试所流量计检定一站，

27、对所在地区流量计产品，对所在地区流量计产品质量实施监督鉴定和周期检定质量实施监督鉴定和周期检定. . “ “青流青流牌涡街流量传感器采用压电晶体元件检测旋涡别离牌涡街流量传感器采用压电晶体元件检测旋涡别离频率频率. .流体流过时流体流过时, ,旋涡在柱体后部两侧交替别离旋涡在柱体后部两侧交替别离, ,产生压力脉动；产生压力脉动；安装在柱体内的探头受到交变力作用产生交变应力，使埋设在探安装在柱体内的探头受到交变力作用产生交变应力，使埋设在探头头 青 流 24体内部的压电晶体元件产生交变电荷；交变电荷信号经检体内部的压电晶体元件产生交变电荷；交变电荷信号经检测放大器处理后，以电压脉冲信号或与流量成

28、比例的直流测放大器处理后，以电压脉冲信号或与流量成比例的直流标准电流、电压信号输出。标准电流、电压信号输出。 “ “青流青流牌涡街流量传感器牌涡街流量传感器与流量显示仪及温度、压力变送器配套组成高精度流量计与流量显示仪及温度、压力变送器配套组成高精度流量计量系统。量系统。 青 流 25四、产品特点四、产品特点1 1：LUGB LUGB 型宽量程应力式涡街流量型宽量程应力式涡街流量传感器是国家专利产品传感器是国家专利产品, ,该传感器的该传感器的最小流量和范围度指标最小流量和范围度指标, ,在国内外同在国内外同类产品中处于领先水平。类产品中处于领先水平。独具特点：独具特点： 汽汽( (气气) )

29、 、液体通用、液体通用. .最小流量值低；流量范围度大；不最小流量值低；流量范围度大；不 需要现场调试。需要现场调试。完整的通径系列完整的通径系列,DN 10 mm-500 mm,DN 10 mm-500 mm 共分共分 20 20 多个不同口径的传感器。多个不同口径的传感器。一般特点：一般特点：结构简单牢固结构简单牢固, ,无运动磨损部件无运动磨损部件, , 使用寿命长使用寿命长. .测量精度高，阻力损失小测量精度高，阻力损失小. .可远距离传输流量信号可远距离传输流量信号, ,能与计算能与计算 机联用机联用, ,实现集中管理实现集中管理 青 流 26 2：高温型应力式涡街流量传感器：高温型

30、应力式涡街流量传感器 高温(H)型应力式涡街流量传感器具有测量介质最高温度可到达 350、能够不断流检修更换检测探头体等重大创新功能,2002年初荣获国家实用新型专利证书第475606号.适用于各行业的液体、气体和蒸汽流量的测量. 涡街流量传感器由于其结构的限制,在需要维修或更换检测探头体时,必须将测量管道内的流体介质关断并卸掉压力,停工停气之前方可进行维修更换.这是目前各种应力式涡街流量传感器的共同缺陷，这些缺陷严重制约了应力式涡街流量传感器的适用范围. 我公司经过多年艰苦不懈的努力探索和大量的试验,终于打破了传统传感器的技术工艺和结构模式,独立开发研制成功了一种最新专利产品高温(H) 型应

31、力式涡街流量传感器,此型传感器的检测探头体不直接接触被测介质,并远离测量管体，圆满地解决了目前社会上所应用的各种应力式涡街流量传感器的上述缺陷,成功地实现了耐高温和不断流检修.该专利产品由我青岛自动化仪表独家制造生产和经营. 青 流 27 高温高温(H)型传感器的独具特点：型传感器的独具特点： 被测流体介质工作温度范围宽。被测流体介质工作温度范围宽。 被测介质最高温度和最低温度超过目前同类产品的极限温度被测介质最高温度和最低温度超过目前同类产品的极限温度(-40350)，最高使用温度，最高使用温度 400，容括了，容括了?JB/T9249-1999涡街流量传感器涡街流量传感器?国家标准中的工作

32、温度范围值。国家标准中的工作温度范围值。 不断流可在线维修。不断流可在线维修。 当传感器在使用过程中被疑心检测探头体有故障时，无须停当传感器在使用过程中被疑心检测探头体有故障时，无须停工停产、无须断流卸压即可进行维修更换，特别适用于在要求连工停产、无须断流卸压即可进行维修更换，特别适用于在要求连续生产、不能停工停产断流维修的场合下使用，极大地拓展了应续生产、不能停工停产断流维修的场合下使用，极大地拓展了应力式涡街流量传感器的应用范围。力式涡街流量传感器的应用范围。 该型传感器同时具备我公司目前制造生产的宽量程该型传感器同时具备我公司目前制造生产的宽量程K型传型传感器所有的专利技术、工艺和特点。

33、感器所有的专利技术、工艺和特点。 该型传感器具有使用维修操作简便平安、可靠性和实用性强的该型传感器具有使用维修操作简便平安、可靠性和实用性强的优点。优点。 青 流 28五、主要技术指标五、主要技术指标 “青流青流牌牌LUGBLUGB系列涡街流量传感器的主要技术指标见系列涡街流量传感器的主要技术指标见表表 公称直径（公称直径（mmmm）1010、12.512.5、1515、2020、2525、3232、4040、5050、6565、8080、100100、125125、150150、200200、250250、300300、350350、400400、450450、500500公称压（公称压（M

34、PaMPa）2.52.5（若（若2.52.5协议供货）协议供货）介质温度介质温度-40-40150150；-40-40250250；-40 -40 300300；-40-40400400表体材料表体材料1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti（其它材料协议供货）（其它材料协议供货）精确度精确度1.01.0级；级；1.51.5级（级（0.50.5级协议供货）级协议供货）输出信号输出信号方波：高电平方波：高电平6V6V，低电平，低电平1V0时，那么时，那么Q= Q0 公式公式4如果气体介质工况与参比条件相差较大温度如果气体介质工况与参比条件相差较大温度150时，那么时，那么应根据工况密度应根据工况

35、密度kg/m3按表三计算工况下限流量按表三计算工况下限流量Qm3/h。气体介质温度气体介质温度150工况下体积流量测量范围见表三。工况下体积流量测量范围见表三。 030 青 流 33b核算由运动粘度决定的线性下限流量核算由运动粘度决定的线性下限流量Q介质运动粘度小介质运动粘度小时，流量计的线性下限流量较低：时，流量计的线性下限流量较低： Q= Q0/0 公式公式5 式中：式中： Q：计量该介质时，流量传感器的线性下限流量；：计量该介质时，流量传感器的线性下限流量； Q0：表二查得的参比条件下空气的下限流量；：表二查得的参比条件下空气的下限流量； 0：表二指定的参比粘度，：表二指定的参比粘度，1

36、5kgm/s2； ：被测介质的工况粘度。：被测介质的工况粘度。c比较比较Q和和Q，确定可用下限流量和线性下限流量：，确定可用下限流量和线性下限流量： 当当QQ时，可测量流量范围是时，可测量流量范围是QQmax，Qmax是表二指是表二指定的上定的上 限流量；线性流量范围是限流量；线性流量范围是QQmax； 当当Q00，应代入公式，应代入公式4 4：Q= Q0 Q= Q0 =100=100即采用即采用DN100DN100的涡街流量传感器测量气体的最小可测流量是的涡街流量传感器测量气体的最小可测流量是3/h3/h。核算由运动粘度决定的线性下限流量：核算由运动粘度决定的线性下限流量：代入公式代入公式5

37、 5：Q= Q0Q= Q0/0/0=100=10013/1513/15= 86.7 = 86.7 线性下限流量是线性下限流量是86.7 m3/h86.7 m3/h。303668. 1205. 1 青 流 35因为因为Q QQ00，那么：，那么： 青 流 37Q= Q0 Q= Q0 = Q0= Q0= Q0= Q0= 48= 48m3/hm3/h即：即：DN80DN80涡街流量传感器在该工况条件下的下限流量涡街流量传感器在该工况条件下的下限流量是是3/h3/h，远小于要求的工况下限流量，远小于要求的工况下限流量84m3/h84m3/h，可以确定选用，可以确定选用DN80DN80涡街流量传感器。涡

38、街流量传感器。 4 4工况参数及工况流量时，由于涡街流量计选型都工况参数及工况流量时，由于涡街流量计选型都是以工况流量为依据的，选型计算只需对仪表在该使用工况是以工况流量为依据的，选型计算只需对仪表在该使用工况条件下的流量下限进行核算。条件下的流量下限进行核算。30300TPTP315.273)101325. 07 . 0()3015.273(101325. 0315.273801325. 015.303101325. 0 青 流 38选型计算举例选型计算举例例三：某压缩空气管道，压力绝对压力，例三：某压缩空气管道，压力绝对压力，温度常温，压力状态下流量温度常温，压力状态下流量3030700m

39、3/h700m3/h，试选定流量计口径。，试选定流量计口径。对照对照 表二，满足下限流量条件的流量传感器为表二，满足下限流量条件的流量传感器为DN50DN50。但考虑。但考虑到上限流量到上限流量700m3/h700m3/h，可初选，可初选DN80DN80，试计算其工况下限流量。其参比，试计算其工况下限流量。其参比条件下流量下限条件下流量下限48m3/h48m3/h。计算工况下的仪表流量下限：计算工况下的仪表流量下限：Q= Q0Q= Q0= Q0= Q0= 48= 48= 24= 24Q= Q0Q= Q0/0/0= Q0= Q0P0 / PP0 / P= 48= 48= 6= 63030PP38

40、.01.0 青 流 39根据计算，根据计算，DN80DN80的涡街流量传感器在该工况下的仪表流量的涡街流量传感器在该工况下的仪表流量下限低于要计量的管道流量下限下限低于要计量的管道流量下限30m3/h30m3/h，因此可选用，因此可选用DN80DN80或再大或再大些的涡街流量传感器。些的涡街流量传感器。 5 5气体流量上限的选择气体流量上限的选择气体流量上限的选择以表二中的上限流量为准，在一般情气体流量上限的选择以表二中的上限流量为准，在一般情况下，气体流速应况下，气体流速应75m/s75m/s。 6 6为了方便用户选型计算，这里提供几个气体流量换算为了方便用户选型计算，这里提供几个气体流量换

41、算公式：公式：a a标准状态下的体积流量标准状态下的体积流量QNQN换算成工况状态下的体积流量换算成工况状态下的体积流量QVQV： QV = QNQV = QN m3/hm3/h公式公式1414b b标准状态下的密度标准状态下的密度NN换算成工况状态下的密度换算成工况状态下的密度： =N=N =N =N kg/m3kg/m3公式公式1515)1013.0(2696273PtVNQQtP273)1013. 0(2696 青 流 40c质量流量质量流量QG换算成体积流量换算成体积流量QV： QV = QG /m3/h 公式公式16d体积流量体积流量QV换算成质量流量换算成质量流量QG： QG=QV

42、kg/h 公式公式17式中：式中：t：工况状态下的温度：工况状态下的温度； P：工况状态下的表压：工况状态下的表压MPa； ：工况状态下的密度：工况状态下的密度kg/m3； N：标准状态下的密度：标准状态下的密度kg/Nm3； QN：标准状态下的体积流量：标准状态下的体积流量Nm3/h； QV：工况下的体积流量：工况下的体积流量m3/h； QG：工况下的质量流量：工况下的质量流量kg/h。气体名称气体名称空气空气氢气氢气氧气氧气氮气氮气氯气氯气氨气氨气N（kg/Nmkg/Nm3）1.2930.089881.4291.2513.2140.771气体名称气体名称氩气氩气乙炔乙炔甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷

43、丙烷丁烷丁烷N（kg/Nmkg/Nm3）1.7851.1720.71671.3572.0052.703气体名称气体名称乙烯乙烯丙烯丙烯天然气天然气煤气煤气一氧化碳一氧化碳二氧化碳二氧化碳N（kg/Nmkg/Nm3）1.2641.9140.8280.8021.2501.927 青 流 41 液体流量范围确实定液体流量范围确实定 液体流量范围见表五。液体流量范围见表五。 蒸汽流量范围确实定蒸汽流量范围确实定1当用户测量的介质为蒸汽时，常采用的计量单位是质量流当用户测量的介质为蒸汽时，常采用的计量单位是质量流量，即：吨量，即：吨/小时或公斤小时或公斤/小时。由于蒸汽过热蒸汽和饱和蒸汽小时。由于蒸汽过

44、热蒸汽和饱和蒸汽在不同温度和压力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范围确实定可在不同温度和压力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范围确实定可由公式由公式7进行计算得出：进行计算得出： Q蒸汽空气蒸汽空气10-3 公式公式7 式中式中 ：蒸汽的密度；：蒸汽的密度； 0：3。计算方法如下：计算方法如下： a由表二查出对应口径的空气流量范围；由表二查出对应口径的空气流量范围； b查有关资料得到蒸汽的密度；查有关资料得到蒸汽的密度； c由公式由公式7计算下限和上限流量范围。计算下限和上限流量范围。 0 青 流 42选型计算举例选型计算举例例四：计算例四：计算DN100DN100口径饱和蒸汽时的流量范围。口径饱

45、和蒸汽时的流量范围。由表二查出由表二查出DN100DN100流量范围是流量范围是1201201000m3/h1000m3/h。由饱和水蒸汽密度表附表查出时由饱和水蒸汽密度表附表查出时33计算计算Qmin=1.5Qmin=1.51201204.1624.16210-310-3t/ht/hQmax=1.5Qmax=1.5100010004.1624.16210-310-3t/ht/h 为了使用户选型方便，表六中列出了饱和水蒸汽的可用质量流为了使用户选型方便，表六中列出了饱和水蒸汽的可用质量流量范围，供用户选型时参考。注：当被测介质温度为量范围，供用户选型时参考。注：当被测介质温度为-40-4025

46、0250时，选表六中时，选表六中QminBQminB值；当温度为值；当温度为0 0300300时，选表六中时，选表六中QminCQminC值。值。 饱和蒸汽质量流量范围饱和蒸汽质量流量范围 表见表六。表见表六。162. 4/205. 1162. 4/205. 1 青 流 43 2过热蒸汽质量流量范围确实定可以通过表七查得相过热蒸汽质量流量范围确实定可以通过表七查得相对于压力和温度的密度，再查出表六相近密度下的流量范围，对于压力和温度的密度，再查出表六相近密度下的流量范围，即是该过热蒸汽的流量范围。即是该过热蒸汽的流量范围。 (过热蒸汽相对应于压力和温度的密度见表七过热蒸汽相对应于压力和温度的密

47、度见表七) 特别提示：特别提示： 涡街流量传感器的选型，应特别注意以下几点：涡街流量传感器的选型，应特别注意以下几点： a首先核算所测介质的流量范围，查表二确定传感器的口径。一首先核算所测介质的流量范围，查表二确定传感器的口径。一定不可以认为管道内径与传感器口径一致就能够计量！即：要根据定不可以认为管道内径与传感器口径一致就能够计量！即：要根据实际介质流量选择适宜的传感器口径；实际介质流量选择适宜的传感器口径； b为使管道内流速大一些目的是提高计量准确度，在两种口为使管道内流速大一些目的是提高计量准确度，在两种口径都能满足测量范围时，要尽可能的选择口径小的传感器。径都能满足测量范围时，要尽可能

48、的选择口径小的传感器。 选型计算举例选型计算举例 例五：测量介质为压缩空气，介质温度例五：测量介质为压缩空气，介质温度40，压力表压，最，压力表压，最大流量大流量4000m3/h，最小流量，最小流量800m3/h，常用量，常用量2000m3/h。试选传感。试选传感器。器。 青 流 44公式公式6 6求最大工况流量：求最大工况流量：QmaxQmax工工= Qmax= Qmax标标P P标标/ P/ P工工T T工工/ T/ T标标273.15+ 40273.15+ 40m3/hm3/h由公式由公式6 6求最小工况流量：求最小工况流量： QminQmin工工= 185.4 m3/h= 185.4

49、m3/h查查 表二，表二，DN100DN100、DN125DN125都能满足流量范围，建议选用都能满足流量范围，建议选用DN100DN100口口径的涡街流量传感器。径的涡街流量传感器。例六：例六：DN100mmDN100mm的涡街流量传感器，测量绝对压力、温度的涡街流量传感器，测量绝对压力、温度200200的的过热蒸汽，试确定流量范围。过热蒸汽，试确定流量范围。从从 表七查得表七查得33；查查 表六得相近密度表六得相近密度3 3对应下的流量范围：对应下的流量范围： 即：适用于该工况状态下的即：适用于该工况状态下的DN100DN100涡街流量传感器，可测量的介质涡街流量传感器，可测量的介质质量流

50、量范围为。质量流量范围为。 青 流 45 例七：例七：DN150mmDN150mm的涡街流量传感器，测量绝对压力、的涡街流量传感器，测量绝对压力、 温度温度300300的过热蒸汽，试确定流量范围。的过热蒸汽，试确定流量范围。 从从 表七表七查得查得3 3； 查查 表六表六得相近密度得相近密度3 3对应下的流量范围：对应下的流量范围： 18t/h18t/h 适用于该工况状态下的适用于该工况状态下的DN150DN150涡街流量传感器，可测量的介质质涡街流量传感器，可测量的介质质量流量范围为量流量范围为18t/h18t/h。 工况下的测量精度工况下的测量精度 涡街流量传感器流量范围是在涡街流量传感器

51、流量范围是在雷诺数雷诺数Re = 5Re = 510103 37 710106 6之之间。当间。当Re 4Re 410104 4时，其测量精度会降低一些。除粘度较大的特殊时，其测量精度会降低一些。除粘度较大的特殊流体介质以外，一般流体在工况状态下流量的雷诺数均在流体介质以外，一般流体在工况状态下流量的雷诺数均在2 210104 4以以上。涡街流量传感器的测量精度为：上。涡街流量传感器的测量精度为：2涡街流量传感器在实际工况下的精度和压力损失涡街流量传感器在实际工况下的精度和压力损失 青 流 46传感器通径传感器通径DN=15100mm、Re2104；DN=150300mm、Re4104时，其精

52、度为示值的时，其精度为示值的1%1.5%；当；当Re5103时，其精度为满度的时，其精度为满度的1%。雷诺数雷诺数Re的计算公式：的计算公式： Re = 106 公式公式8 Re = 354 公式公式9 Re = 354 公式公式10 =/ 式中：式中：V：管道内流体的平均流速：管道内流体的平均流速m/s； D：传感器内径：传感器内径mm； QV：工况下的体积流量：工况下的体积流量m3/h； Q：工况下的质量流量：工况下的质量流量kg/h； ：工况下的运动粘度：工况下的运动粘度cSt，即，即10-6m2/s； ：工况下的动力粘度：工况下的动力粘度cP，即，即10-6kg/ms； ：工况下的密度

53、：工况下的密度kg/m3。 DV DQvDQ 青 流 47图五：图五：Sr和和Re的关系的关系 青 流 48计算举例：计算举例： 某企业用涡街流量计，计量某企业用涡街流量计，计量30%碱液，最大流量为碱液，最大流量为13150kg/h，最小，最小流量为流量为6520kg/h，密度，密度1315kg/m3 ，运动粘度，试计算选用，运动粘度，试计算选用DN50口径的涡街流量传感器是否适宜。口径的涡街流量传感器是否适宜。 计算：计算：结论：雷诺数大于结论：雷诺数大于5103 ；满足精度要求，可以选用；满足精度要求，可以选用DN50口径的口径的 涡街流量传感器。涡街流量传感器。Remax=354DQV

54、=354DQ=3541315605. 013150=11.79103 Remin=354DQV=354DQ=3541315605. 06520=5.85103 青 流 49涡街流量传感器的压力损失涡街流量传感器的压力损失涡街流量传感器选好后，可计算其压力损失是否对工艺管线涡街流量传感器选好后，可计算其压力损失是否对工艺管线有影响，压力损失由以下公式计算：有影响，压力损失由以下公式计算：PCd V2Pa 公式公式11P1.2 2Pa 公式公式12P 2Pa 公式公式13式中：式中：Cd：传感器阻力系数，：传感器阻力系数，Cd；：工况下的密度：工况下的密度kg/m3； V：管道内流体的平均流速：管

55、道内流体的平均流速m/s； D：传感器内径：传感器内径m； QV：工况下的体积流量：工况下的体积流量m3/h； QG：工况下的质量流量：工况下的质量流量kg/h。 22V2900DQV2900DQG 青 流 50 1.涡街流量传感器安装的重要性 由于涡街流量计测量精度高、范围宽、系统环节少、安装维护简便，因此在流量测量中得到广泛的应用.但是,涡街流量计作为一种新型仪表,在安装使用中存在着各种各样的问题,使仪表不能发挥其应有的功能，导致测量精度下降,测量误差增大,直接影响到仪表测量的准确度.所以正确地安装仪表是保证仪表正常工作的根本条件. 七七.涡街流量传感器安装涡街流量传感器安装 青 流 51

56、 2. 2. 涡街流量计的安装涡街流量计的安装 (1).(1).安装前的准备工作安装前的准备工作 安装前的准备工作对于正确、高质量地完成涡街流量计的安安装前的准备工作对于正确、高质量地完成涡街流量计的安装装十分重要十分重要. .因此必须认真对待。在安装涡街流量计前，应仔细阅读因此必须认真对待。在安装涡街流量计前，应仔细阅读仪表说明书，了解清楚仪表的结构、使用环境、安装要求等。在已仪表说明书，了解清楚仪表的结构、使用环境、安装要求等。在已投产的设备上安装还应注意平安措施是否完备，特别是涉及高温、投产的设备上安装还应注意平安措施是否完备，特别是涉及高温、高压介质的。高压介质的。 (2). (2).

57、 安装的根本要求安装的根本要求 必须按照必须按照?JB/T9249-1999?JB/T9249-1999涡街流量传感器涡街流量传感器? ?国家标准进国家标准进行安装行安装. . 传感器可以安装在室内或室外水平、垂直或倾斜的管道传感器可以安装在室内或室外水平、垂直或倾斜的管道上。但当测量液体时，管道内必须充满液体，即上。但当测量液体时，管道内必须充满液体，即: :当安装在垂直或当安装在垂直或倾斜管道上时，液体的流向应自下向上流动。倾斜管道上时，液体的流向应自下向上流动。( (见安装图见安装图) ) 涡街流量传感器的上游侧和下游侧应有较长的直管段涡街流量传感器的上游侧和下游侧应有较长的直管段. .

58、其上、其上、下游直管段尺度根据管道状况不同而不同下游直管段尺度根据管道状况不同而不同, ,传感器上游应尽量防止传感器上游应尽量防止安装调节阀或半开阀门，应将调节阀或半开阀门安装在传感器的下安装调节阀或半开阀门，应将调节阀或半开阀门安装在传感器的下游游8DN8DN通径的八倍之后通径的八倍之后. . 青 流 52将配备的专用法兰分别焊接到上下游直管段上将配备的专用法兰分别焊接到上下游直管段上,使专用法兰和使专用法兰和直管段的内径严格垂直与同心。直管段的内径严格垂直与同心。将传感器夹在焊有专用法兰的上下游直管段上用螺栓紧固将传感器夹在焊有专用法兰的上下游直管段上用螺栓紧固,使使上下游直管段与传感器保

59、持同轴。上下游直管段与传感器保持同轴。传感器可垂直、水平或倾斜安装传感器可垂直、水平或倾斜安装.测量液体时测量液体时,测量点必须充满测量点必须充满液体，垂直安装时，液体流向必须自下而上；液体，垂直安装时，液体流向必须自下而上；传感器表体上的流向指示应与流体的流动方向一致传感器表体上的流向指示应与流体的流动方向一致.否那么，否那么，仪表会指示不正常或不工作仪表会指示不正常或不工作.取压点和测温点，应分别在传感器的下游取压点和测温点，应分别在传感器的下游35D处和处和68D处处见图九见图九 (3). 防爆型传感器的安装要求：防爆型传感器的安装要求：防爆型传感器必须与指定的关联设备防爆型传感器必须与

60、指定的关联设备WD97系列平安栅系列平安栅组本钱组本钱质平安型防爆系统，见图八。通过电源信号平安栅再连质平安型防爆系统，见图八。通过电源信号平安栅再连接到接到流量显示仪表上。流量显示仪表上。 青 流 53LUG B-2 防 爆 型传 感 器W D 97 系列安全栅流 量显 示仪 表 + VD C3412+ VD C安全场所安装前应在平安场所将传感器与防爆平安栅通电检查，无异安装前应在平安场所将传感器与防爆平安栅通电检查，无异常后再进行安装。常后再进行安装。在易爆场所安装传感器，应防止传感器由高处坠落，不允许在易爆场所安装传感器，应防止传感器由高处坠落，不允许用重物敲击传感器和管道。用重物敲击传