管道氩气流量计

   管道氩气流量计由传感器和转换器两部分组成，如图3所示。传感器包括旋涡发生体(阻流体)、检测元件、仪表表体等;转换器包括前置放大器、滤波整形电路、D/A转换电路、输出接口电路、端子、支架和防护罩等。近年来智能式流量计还把微处理器、显示通讯及其他功能模块亦装在转换器内。

参数：
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
测量精度：液体1.0级、气体1.5级
测量温度：常温–25℃～100℃，高温–25℃～250℃ -25℃～350℃ 
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
环境温度：-25℃～+55℃ 湿度:5～90% RH50℃
壳体材质：不锈钢, 铝合金
供电电源：DC24V或锂电池3.6V
防护等级：IP65
特点：
1、可以同时集成温度、压力补偿功能。
2、全智能化、数字化电路设计，自动补偿被测流体密度或标况体积计算。
3、全新的数字滤波和修正功能使流量测量更加精准可靠。
4、电池供电型无需外接电源既可连续工作两年以上。
5、全新点阵汉字液晶显示，使用操作更方便。
6、工作压力损失较小，量程范围宽。
7、无可动机械零件，可靠性高，维护量小。

​

结构

(1)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。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。

⑵ 检测元件

流量计检测旋涡信号有5种方式。

1) 用设置在旋涡发生体内的检测元件直接检测发生体两侧差压;

2) 旋涡发生体上开设导压孔，在导压孔中安装检测元件检测发生体两侧差压;

3) 检测旋涡发生体周围交变环流;

4) 检测旋涡发生体背面交变差压;

5) 检测尾流中旋涡列。

根据这5种检测方式，采用不同的检测技术(热敏、超声、应力、应变、电容、电磁、光电、光纤等)可以构成不同类型的VSF。

管道氩气流量计

当在流体中设置旋涡发生体(阻流体)时，从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图1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，被测介质来流的平均速度为U，旋涡发生体迎面宽度为d，表体通径为D，根据卡曼涡街原理，有如下关系式

f=SrU1/d=SrU/md 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

K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 式中

K--流量计的仪表系数，脉冲数/m3(P/m3)。

​

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。 由此可见，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。

选型

 安装和维护

​

(1)首先，涡街流量计尽量不要安装在有机械振动的地方，比如往复泵或压缩机的进出口。现在有不少厂家为了减少振动，采取了不少措施，比如像?ROSEMOUNT 8800D采用质量平衡传感系统和自适应数字信号处理技术(ADSP)，提供了抗振性能。但是这些措施只能减轻振动的影响，并不能从根本上消除。

(2)涡街流量计同节流式差压流量计一样，涡街的产生必须在稳定的流束场内，有一定的直管段要求。直管段的长度直接影响涡街流量计的额定精度。以?Rosemount 8800D?为例，上游直管段至少?10?倍管径的长度，下游直管段至少?5?倍管径的长度。在满足这个低直管段要求后，能通过修正系数来对流量进行修正。这个修正系数可以通过设备管理软件或手操器来设定。

(3)一般情况下，涡街流量计安装在水平，竖直或倾斜管道中，都能满足精度要求。但在水平管道上安装的使旋涡发生体处于水平面上，这样在测量液体时，能防止沉淀物干扰旋涡发生体的频率。在测量气体或蒸汽时，可以防止液体干扰旋涡发生体的频率。

(4)为了保证测量精度，涡街流量计要定期标定。涡街的标定工作一般是在工厂或实验室完成的，但需要说明的是，工厂的标定环境和实际使用环境是有差别的。例如?ROSEMOUNT 8800D的出厂标定都是默认在?SCH40?的管道进行的。但实际的工程应用中，肯定不可能都是?SCH40?的管道壁厚，所以存在着一定的内径差，在实际应用时也要考虑通过修正系数来修正。

(5)涡街流量计应在管道冲洗及吹扫后才安装，以避免杂质缠绕涡街发生体影响旋涡的产生和频率。