DN40气体流量计

DN40气体流量计利用“卡门涡街”原理。在流体中安放旋涡发生体，流体在旋涡发生体的下游两侧交替地分离出两列有规律的交错排列的旋涡，在一定雷诺数范围内，该旋涡频率与旋涡发生体的几何尺寸、管道的几何尺寸有关，旋涡的频率正比于流量。

涡街流量计仪表系数K的影响因素有：

1、管道雷诺数的影响；

2、温度的影响；

3、气体 ( 蒸汽) 压缩性引起的影响。

通过上述涡街流量计的测量原理和影响因素进行全面的分析，涡街流量计在不同介质流量测量中的共性、差异性及安装应用注意事项如表1所示。

产品特点

（1） 涡街流量计无可动部件，测量元件结构简单，性能可靠，使用寿命长。

（2） 涡街流量计测量范围宽。量程比一般能达到 1：10。

（3） 涡街流量计的体积流量不受被测流体的温度、压力、密度或粘度等热工参数的影响。一般不需单独标定。它可以测量液体、气体或蒸汽的流量。

（4） 它造成的压力损失小。

（5） 精度较高，重复性为 0.5％，且维护量小。

技术参数

公称通径：25-300mm

公称压力：普通型：1.6MPa，高压型：2.5MPa、4.0MPa（可定制）

介质温度：普通型：-20~250℃，高温型：-20~350℃

精度等级：1.5级

测量流速范围：5-50m/s

量程比：10:1，20:1

输出信号：二线制电压脉冲或（4-20mA）标准电流信号

供电电源：DC 24V，现场显示型可选3.6V锂电池供电

本安防爆标志：ExiaCT1~T4

环境条件：温度（-20-55℃），相对湿度（5-90％），大气压力（96-106kPa）

适用介质：气体、液体、蒸汽

DN40气体流量计只能测量出工况下的体积流量，所以涡街流量计测量一般气体或蒸汽时仪表选型一定要考虑温压补偿功能。通过温压补偿可以将工况体积流量转换为质量流量或标况体积流量。测量一般气体时，补偿原理是根据标准气体状态方程式: P0V0/T0= P1V1/T1

式中: P0，P1分别为标准状态下和工况下的压力( Pa) ; T0，T1 分别为标准状态下和工况下的热力学温度( K) ; V0，V1分别为标准状态下和工况下的气体体积。

测量蒸汽时，不能使用标准气体状态方程式，饱和蒸气只需压力或温度补偿。一般有以下两种补偿方式:

一是当涡街流量计传感器无内置压力、温度检测元件时，只能在仪表内部做静态补偿，就是输入固定的温度和压力值用于补偿。此方法只适用于温度压力变化不大的场所。涡街流量计传感器有内置压力和温度检测元件时，仪表根据所测温度和压力判断蒸汽状态是属于饱和蒸气还是过热蒸汽，由仪表内部存储的蒸汽数据库自动计算质量流量。

二是采用蒸汽流量积算仪，将涡街流量计所测工况体积流量以及温度和压力变送器所测信号传到蒸汽流量积算仪，如图1所示由蒸汽流量积算仪进行补偿运算。蒸汽流量积算仪内置过热蒸汽以及饱和蒸气补偿算法，可以输出质量流量、标准体积流量甚至热量和比焓等。

工作原理

在气体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。

　　气体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气体的工况体积流量，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。
　　为提高气体涡街流量计的耐高温及抗振动性能，我公司新近开发出了SKLUG改进型涡街流量传感器，因其*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，往往大流量远低于仪表的上限值，随着负荷的变化，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，电池供电的就地显示型气体涡街流量计采用微功耗*，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。

按标准化组织IS07145(在环形截面封闭管道中的流体流量测定—在截面一点的速度测量法)，采用埋入压电晶体的涡街测速探头，插入大口径工业管道内，将卡门旋涡频率转换为与流量成正比的电流或电压脉冲信号或4～20mADC电流信号。下面我们就插入式涡街流量计的安装方式做个简单的介绍。
   简易插入式涡街流量计结构见图8，球阀插入式涡街流量计结构见图9，当松动六角螺钉，转动把手将测头提高到球阀以上时，关闭球阀，实现不断流检修。

插入式涡街流量计安装特殊要求
1、 插入式涡街流量计安装垂直度不大于±5°
2、 测头应插入被测管道的中心位置，其轴线偏离不大于0.02DN
3、 测头轴线与被测管道轴线之夹角不大于±5°
4、 插入式涡街流量计流向标与流体的流动方向应一致。