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    涡街流量计在沼气管道中的应用

    沼气管道中使用涡街流量计时候一般我们选择法兰卡装式和法兰式两种结构，因为沼气管道流量较小，都要通过缩径的方式才能保证测量中的准确性。选型时要选了解一下沼气最小流量，常用流量和流量。大多数沼气测量场所没有电源，我们可以选择电池供电的涡街流量计。如果用户需要将表的显示引到室内，可以采用一体式涡街流量计，通过电缆线将输出信号引到装在室内的流量积算仪上，涡街流量计可以显示沼气瞬时流量和累积流量。

    涡街流量计在测量沼气安装流量计的时候，安装点的上游较近处若装有阀门，不断地开关阀门，对传感器的使用寿命影响极大，非常容易对传感器造成性损坏、传感器尽量避免在架空的非常长的管道上安装，这样时间一长后，由于传感器的下垂非常容易造成传感器与法兰间的密封泄露，若不得已要安装时，必须在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置。

    为了确保涡街流量计完整的功能，入口处的流型应不受干扰。上游直管段部分的长度应为流量计口径(D)的大约15倍，下游直管段部分的长度应为流量计口径(D)的大约5倍。在流体中设置非流线型漩涡发声体，则从漩涡发生两侧交替地产生两列有规则的漩涡，这种漩涡称为卡曼涡街。在一定的流量范围内漩涡分离频率正比于管道内的平均流速，经漩涡发生体中装入电容探头或压电探头(探测器)及配置相应电路，即构成了电容检测式涡街流量计或压电检测式涡街流量传感器。

    ▲节流装置结构易于复制，简单、牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉。

    ▲孔板计算采用国际标准与加工

    ▲应用范围广，全部单相流皆可测量，部分混相流亦可应用。

    ▲标准型节流装置无须实流校准，即可投用。

    ▲一体型孔板安装更简单，无须引压管，可直接接差压变送器和压力变送器。

    智能型特点

    ▲采用进口单晶硅智能差压传感器

    ▲高精度，完善的自诊断功能

    ▲智能孔板流量计其量程可自编程调整。

    ▲可同时显示累计流量、瞬时流量、压力、温度。

    ▲具有在线、动态全补偿功能外，还具有自诊断、自行设定量程。

    ▲配有多种通讯接口

    ▲稳定性高

    ▲量程范围宽、大于10：1

    智能型技术指标

    ▲高精度：±0.075%

    ▲高稳定性：优于0.1%FS/年

    ▲高静压：40MPa

    ▲连续工作5年不需调校

    ▲可忽略温度、静压影响

    ▲抗高过压

    安装说明

    （1）涡街流量计尽量安装在远离振动源和电磁干扰较强的地方，振动存在的地方必须采用减振装置，减少管道受振动的影响。

    （2）直管段的配置，前后直管段要满足涡街流量计的要求，所配管道内径也必须和涡街流量变送器内径一致。

    注意事项

    尽量减少管道内汽锤对涡街发生体的冲击。振动较大而又无法消除时，不宜采用涡街流量计。

    调试说明

    1、接上信号线、电源线

    2、开启进口、出口阀门，进出口阀门开度要一致

    3、打开不锈钢三阀组平衡阀，缓慢开启孔板高低压端的阀门，待流体通过流量计后关闭不锈钢三阀组平衡阀即可。

    安装管道条件：

    （1)节流件前后的直管段必须是直的，不得有肉眼可见的弯曲。

    （2)安装节流件用得直管段应该是光滑的，如不光滑，流量系数应乘以粗糙度修正稀疏。

    （3)为保证流体的流动在节流件前1D出形成充分发展的紊流速度分布，而且使这种分布成均匀的轴对称形，所以

    1） 直管段必须是圆的，而且对节流件前2D范围，其圆度要求其甚为严格，并且有一定的圆度指标。具体衡量方法：

    （A）节流件前OD，D/2，D，2D4个垂直管截面上，以大至相等的角距离至少分别测量4个管道内径单测值，取平均值D。任意内径单测量值与平均值之差不得超过±0.3%

    （B）在节流件后，在OD和2D位置用上述方法测得8个内径单测值，任意单测值与D比较，其偏差不得超过±2%

    2） 节流件前后要求一段足够长的直管段，这段足够长的直管段和节流件前的局部阻力件形式有关和直径比β有关。

    （4）节流件上游侧阻力件和第二阻力件之间的直管段长度可按第二阻力件的形式和β=0.7（不论实际β值是多少）取所列数值的1/2

    （5）节流件上游侧为敞开空间或直径≥2D大容器时，则敞开空间或大容器与节流件之间的直管长不得小于30D（15D）。若节流件和敞开空间或大容器之间尚有其它局部阻力件时，则除在节流件与局部阻力件之间设有附合规定的最小直管段长1外，从敞开空间到节流件之间的直管段总长也不得小于30D（15D）。

    参数说明

    涡街流量计可在很宽的流量范围内精确测量气体、液体和蒸汽的流量而不受流体物理性质的影响。

    不受温度、压力的影响，同时不易堵，不易卡，不易结垢，耐高温，高压，

    安全防爆，适用于恶劣环境

    无可动部件、无孔洞缝隙设计，产品无磨损、耐脏污，无须机械维修，使用寿命长

    采用微功耗高新技术,电池供电的现场显示型流量计,可不断电运行两年以上;

    温压补偿一体化设计;

    电流输出均为电隔离型,具有良好的共模干扰抑制能力;

    同时显示流量值与累计流量值,不必轮流切换。

    采用抗振动探头，有效消除外界振动影响。

    电路采用表面贴装工艺，结构紧凑，可靠性高。

    采用分体式信号转换器，电缆最长10米。

    量程比宽达20：1

    仪表整体结构设计合理，动态测量范围宽，压力损失小

    表体采用不锈钢材质，可适用于腐蚀性介质的测量；

    现场液晶显示，脉冲、4～20mA输出或485通迅，可与工业自动化系统连接；

    旋涡发生体

    旋涡发生体是检测器的主要部件，它与仪表的流量特性（仪表系数、线性度、范围度等）和阻力特性（压力损失）密切相关，对它的要求如下。

    1） 能控制旋涡在旋涡发生体轴线方向上同步分离；

    2） 在较宽的雷诺数范围内，有稳定的旋涡分离点，保持恒定的斯特劳哈尔数；

    3） 能产生强烈的涡街，信号的信噪比高；

    4） 形状和结构简单，便于加工和几何参数标准化，以及各种检测元件的安装和组合；

    5） 材质应满足流体性质的要求，耐腐蚀，耐磨蚀，耐温度变化；

    6） 固有频率在涡街信号的频带外。

    已经开发出形状繁多的旋涡发生体，它可分为单旋涡发生体和多旋涡发生体两类，如图4所示。单旋涡发生体的基本形有圆柱、矩形柱和三角柱，其他形状皆为这些基本形的变形。三角柱形旋涡发生体是应用最广泛的一种，如图5所示。图中D为仪表口径。为提高涡街强度和稳定性，可采用多旋涡发生体，不过它的应用并不普遍。

    技术

    ◆测量介质： 气体、液体、蒸气

    ◆ 连接方式：法兰卡装式、法兰式、插入式

    ◆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

    卡装低温和高温涡街流量计传感器外形尺寸图

    卡装低温和高温涡街流量计传感器外形尺寸图

    ◆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 2.5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

    涡街流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力，无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量，配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量，是节流式流量计的理想替代产品。

    为提高涡街流量计的耐高温及抗振动性能，我公司新近开发出了LU改进型涡街流量传感器，因其独特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，往往流量远低于仪表的上限值，随着负荷的变化，最小流量又往往会低于仪表的下限值，仪表并非工作在它的工作段，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。

    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高新技术，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。

    产品选型

    智能型涡街流量计是老式模拟的涡街流量计的更新换代产品，智能型涡街流量计不仅可以带4~20mA输出，还可以带RS232通讯协议，可以直接与计算机联网，便于远程监控和操作。

    产品优点

    智能涡街流量计的优点是抗振性能特别好，无零点漂移，可靠性高。

    通过长时间对涡街流量计进行的大量波形分析和频谱分析，设计出的探头形状、壁厚，高度、探头杆直径及与之相配套的压电晶体，采用先进的数控车床进行加工，确保加工的同轴度和光洁度等技术参数，配合特殊的工艺处理，从而限度的克服涡街流量计存在的固有自振荡频率对信号的影响这个通病。　 ②智能涡街流量计的传感器的通用性很强，从而使传感器具有良好的互换性采用先进数控设备加工传感器的表体和旋涡发生体等，确保加工精度，从而使零部件（特别是旋涡发生体）的通用性强，从而真正做到不会因零部件的更换而影响传感器的重复性和精度；能产生强大而稳定的涡街信号。

    ③结构简单牢固，无可动部件，可靠性高，使用维护方便。

    ④检测元件不与介质接触，性能稳定，使用寿命长 传感器采用检测探头与旋涡发生体分开安装，而且耐高温的压电晶体密封在检测探头内，不与被测介质接触，所以涡街流量计具有结构简单、通用性好和稳定性高的特点。

    ⑤输出与流量成正比的脉冲信号或模拟信号，无零点漂移，精度高，方便与计算机联网

    ⑥测量范围宽，量程比可达1：10

    ⑦涡街流量计测量体积流量时不需补偿，涡街输出的信号实际上是与流速成线性关系的，也就是与体积流量成正比。压力和温度补偿的目的是为了得到流体的密度，乘以体积流量就得到质量流量，若测量气体的体积流量就不需要补偿了。

    ⑧压力损失小。

    用口径DN50的涡街流量计测量可燃气体的流量，若管道内的流量Qmax =200m3/h时，传感器的压力损失是：△P =1.08×10-6 ρv2（kPa）= 0.605 KPa

    ⑨在一定的雷诺数范围内，流量特性不受流体压力、温度、黏度、密度、成分的影响，仅是与旋涡发生体的形状和尺寸有关。

    ⑩应用范围广，蒸汽、气体、液体流量均可测量。

    技术参数

    ●测量流体：饱和蒸汽、过热蒸汽、气体、液体（避免多相流）

    ●测量准确度及重复性：

    ●测量范围

    ●额定压力：1.6MPa、2.5MPa、6.3MPa

    ●流体温度：-40℃～250℃（普通型），100℃～350℃（普通型）

    ●结构类型：一体型涡街流量计

    ●结构材质

    ●工作电源

    ●输出信号：脉冲输出、4～20mA 电流输出，RS485通讯等三种输出可供选择

    ●电气接口：M20*1.5

    ●防护等级：IP65

    ●表体处理：传感器表体采用不锈钢喷砂，放大器外壳采用喷塑。

    ●环境温度：-35℃～60℃（无LCD）、-5℃～60℃（带LCD）

    ●相对湿度：5%～95℃

    智能涡街流量计型号为:SYLU,主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。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。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作温度范围内工作。

    涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的一种具有国际先进水平的新型流量计。由于它具有其它流量计不可兼得的优点，自七十年代以来得到了迅速发展，据有关资料显示已广泛应用于各个领域。将在未来流量仪表中占主导地位，是孔板流量计最理想的替代产品。

    涡街流量传感器适用于测量过热蒸汽、饱和蒸汽、压缩空气和一般气体、水和液体的质量流量和体积流量。

    产品应用

    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、蒸气等多种介质。智能涡街流量计的特点是压力损失小,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，因此智能涡街流量计可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。智能涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃～+450℃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,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表。

    产品原理

    在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门涡街旋涡，如右图所示，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，被测介质平均流速为 ，旋涡发生体迎流面宽度为d，表体通径为D，即可得到以下关系式：

    f=SrU1/d=SrU/md （1）

    式中　U1--旋涡发生体两侧平均流速，m/s；

    Sr--斯特劳哈尔数；

    m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比

    管道内体积流量qv为

    qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)

    K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)

    式中 K--流量计的仪表系数，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ReD=2×104～7×106范围内，Sr可视为常数，这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时，VSF的流量计算式为

    (4)

    图2 斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线

    式中 qVn，qV--分别为标准状态下（0oC或20oC，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的压力，Pa；

    Tn，T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度，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，VSF输出的脉冲频率信号不受流体物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。