渦街流量計應(yīng)用
ZHLU系列渦街流量計是基于卡門渦街原理研制成功的一種流體振蕩型流量檢測儀表，其特點(diǎn)是壓損小,量程寬,測量精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響；無可動機(jī)械零件，因此可靠性高,維護(hù)量小。渦街流量計采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-40℃～+320℃的溫度范圍內(nèi)工作。其電荷轉(zhuǎn)換器有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與流量積算儀、PLC、DCS等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較、理想的流量儀表。渦街流量計廣泛適用于石油化工、冶金、熱力、紡織、造紙等行業(yè)對工業(yè)管道中的氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)的流量進(jìn)行計量和控制。
渦街流量計原理
在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體，則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦，如下圖所示，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。
設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)平均流速為V，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關(guān)系式：
f=StV1/d=St+V/md （1）
式中 V1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速，m/s；
St--斯特勞哈爾數(shù)；
m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比
管道內(nèi)體積流量Qv為
Qv=πD2V1/4=πD2mdf/4St (2)
K=f/qv=[πD2md/4St]-1 (3)
式中 K--流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，St可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時，只要檢測出頻率f就可以求得管道內(nèi)流體的流速，有流速V求出體積流量。所測得的脈沖數(shù)與體積量之比稱之為儀表常數(shù)K，見公式：
K=N/Q（l/m³） (4)
圖2 斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線
式中 K=儀表常數(shù)（l/m³）
N=脈沖個數(shù)
Q=體積流量（m³）
由上式可見，輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。
渦街流量計便是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力，無需溫度壓力補(bǔ)償即可直接測量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量，帶溫度補(bǔ)償?shù)臏u街流量計（有內(nèi)補(bǔ)和外補(bǔ)之分）還帶有溫度傳感器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量。
技術(shù)參數(shù)：
| 型號: | ZHLU系列 |
| 測量介質(zhì) | 氣體、液體、蒸汽 |
| 口徑規(guī)格 | 法蘭卡裝式口徑選擇： DN15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80 DN100 DN125 DN150 DN200 DN250 DN300 |
| 法蘭連接式口徑選擇： DN15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80 DN100 DN125 DN150 DN200 DN250 DN300 |
| 流量測量范圍 | 正常測量流速范圍：雷諾數(shù)1.5×104～4×106；氣體5～50m/s; 液體0.5～7m/s |
| 正常測量流量范圍：液體、氣體流量測量范圍見產(chǎn)品選型表 |
| 流量比：1:6~1:30 正常1:10 |
| 測量精度 | 1.0級（液體） 1.5級 |
| 被測介質(zhì)溫度 | 常溫–40℃～80℃ 高溫0℃～250℃ 溫到320℃ |
| 輸出信號 功能 | 脈沖電壓輸出信號（三線制） 高電平8～10V 低電平0.7～1.3V 傳輸距離＜100m |
| 電流信號輸出：4~20mA(二線制)輸出 傳輸距離＜1000m |
| 帶RS485/232通訊；選帶HART協(xié)議 |
| 儀表使用環(huán)境 | 溫度：-25℃～+55℃ 濕度：5～90% RH50℃ |
| 傳感器材質(zhì) | 不銹鋼 |
| 電源 | DC24V或鋰電池3.6V或者DC24V與鋰電池雙供電 |
| 隔爆等級 | ExdiiBT4~BT6 ExdiiCT4~CT6 |
| 防護(hù)等級 | IP65 |
渦街流量計產(chǎn)品選型： | 型號 | 口徑 | 流量范圍m³/h |
| 液體 | 氣體 | 飽和蒸汽 |
| ZHLU-15 | DN15 | 0.4~4 | 3.0~12 | 3.0~12 |
| ZHLU-20 | DN20 | 0.8~8 | 6~30 | 6~30 |
| ZHLU-25 | DN25 | 1~10 | 9~55 | 10~85 |
| ZHLU-32 | DN32 | 1.5~18 | 12~120 | 14~140 |
| ZHLU-40 | DN40 | 2.2~27 | 20~200 | 22~220 |
| ZHLU-50 | DN50 | 4~55 | 30~300 | 35~350 |
| ZHLU-65 | DN65 | 14~200 | 50~500 | 60~600 |
| ZHLU-80 | DN80 | 9~135 | 80~800 | 86~860 |
| ZHLU-100 | DN100 | 14~200 | 120~1200 | 135~1350 |
| ZHLU-125 | DN125 | 12~360 | 200~2000 | 210~2100 |
| ZHLU-150 | DN150 | 30~450 | 300~3000 | 300~3000 |
| ZHLU-200 | DN200 | 56~800 | 500~5000 | 550~5500 |
| ZHLU-250 | DN250 | 45~1500 | 800~8000 | 850~8500 |
| ZHLU-300 | DN300 | 65~2000 | 1100~11000 | 1250~12500 |
| | 代號 | 功能1 |
| N | 無溫壓補(bǔ)償 |
| Y | 有溫壓補(bǔ)償 |
| | 代號 | 輸出信號 |
| F0 | 脈沖輸出 |
| F1 | 4-20mA輸出（二線制） |
| F2 | 4-20mA輸出（三線制） |
| F3 | RS485通訊接口 |
| H | 選配HART協(xié)議功能 |
| | 代號 | 被測介質(zhì) |
| J1 | 液體 |
| J2 | 氣體 |
| J3 | 蒸汽 |
| | 代號 | 連接方式 |
| L1 | 法蘭卡裝式 |
| L2 | 法蘭連接式 |
| LW | 螺紋連接式（適合口徑DN50內(nèi)） |
| WS | 卡盤連接式（適合口徑DN65內(nèi)，壓力＜0.6MPa） |
| | 代號 | 功能2 |
| E1 | 1.0級（適用于液體） |
| E2 | 1.5級 |
| E3 | 2.5級（DN15；DN20） |
| | T1 | 常溫 |
| T2 | 高溫 |
| T3 | 蒸汽 |
| | P1 | 1.6MPa |
| P2 | 2.5MPa |
| P3 | 4.0MPa |
| | D1 | 內(nèi)部3.6V供電（不帶輸出） |
| D2 | DC24V供電 |
| | B1 | 不銹鋼（法蘭材質(zhì)） |
| B2 | 碳鋼（法蘭材質(zhì)） |
渦街流量計的安裝設(shè)計 渦街流量計的正確安裝是保障儀表正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，若安裝不當(dāng)，輕則影響儀表的使用精度，重則會影響儀表的使用壽命，甚至?xí)p壞儀表。
（一）安裝環(huán)境要求：
1、盡可能避開強(qiáng)電設(shè)備、高頻設(shè)備、強(qiáng)開關(guān)電源設(shè)備。儀表的供電電源盡可能與這些設(shè)備分離。
2、避開高溫?zé)嵩春洼椛湓吹闹苯佑绊?。若必須安裝，須有隔熱通風(fēng)措施。
3、避開高濕環(huán)境和強(qiáng)腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝，須有通風(fēng)措施。
4、渦街流量儀表應(yīng)盡量避免安裝在振動較強(qiáng)的管道上。若必須安裝，須在其上下游2D處加設(shè)管道緊固裝置，并加防振墊，加強(qiáng)抗振效果。
5、儀表安裝在室內(nèi)，安裝在室外應(yīng)注意防水，特別注意在電氣接口處應(yīng)將電纜線彎成U形，避免水順著電纜線進(jìn)入表頭放大器殼內(nèi)導(dǎo)致電路板損壞。
6、儀表安裝點(diǎn)周圍應(yīng)該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護(hù)。
（二）儀表管道安裝要求：
1、流體條件：單相流充滿整個管道，液體中允許有少量汽泡和固體微粒，氣體中允許有少量固 體、塵粒和液霧。飽和蒸汽的干度不小于85%。不得有旋轉(zhuǎn)流和脈動流。雷諾數(shù)Re＞4000。溫 度，壓力在規(guī)定范圍內(nèi)。
2、管道條件：傳感器前后應(yīng)有足夠長的圓形直管段，其內(nèi)徑光滑并與通徑DN一致。前后直管段視前面狀態(tài)而變，確保流體為充分發(fā)展的流態(tài)。
3、安裝條件：遠(yuǎn)離振動源，有振動時在前后直管段2DN處加支架用橡皮減振。傳感器通徑圓應(yīng)與前后直管段內(nèi)徑圓保持同心。法蘭焊接時，密封夾緊時，管內(nèi)不得有突出部分。流向應(yīng)與箭頭方 向一致。
4、渦街流量儀表對安裝點(diǎn)的上、下游直管段有一定要求，否則會影響介質(zhì)在管道中的流場，影響儀表的測量精度。儀表的上下游直管段長度要求見下圖：
注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游,而應(yīng)安裝在渦街流量儀表的下游10D處。
5、上、下游配管內(nèi)徑應(yīng)相同。如有差異，則配管內(nèi)徑Dp與渦街儀表表體內(nèi)徑Db,應(yīng)滿足以下關(guān)系：
0.98Db≤Dp≤1.05Db
上、下游配管應(yīng)與流量儀表表體內(nèi)徑同心，它們之間的不同軸度應(yīng)小于0.05Db
6、儀表與法蘭之間的密封墊，在安裝時不能凸入管內(nèi)，其內(nèi)徑應(yīng)比表體內(nèi)徑大1-2mm
7、溫壓補(bǔ)償外補(bǔ)償測壓孔和測溫孔的安裝設(shè)計。被測管道需要安裝溫度傳感器和壓力變送器時，測壓孔應(yīng)設(shè)置在下游3-5D處，測溫孔應(yīng)設(shè)置在下游6-8D處，見下圖。D為儀表工稱口徑，單位：mm
8、儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。
9、測量氣體時，在垂直管道安裝儀表，氣體流向不限。但若管道內(nèi)含少量液體，為了防止液體進(jìn)入儀表測量管，氣流應(yīng)自下而上流動，如下圖a所示
10、測量液體時，為了保證管內(nèi)充滿液體，所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時，應(yīng)該保證液體流動方向從下而上。若管道內(nèi)含少量氣體，為了防止氣體進(jìn)入儀表測量管，儀表應(yīng)安裝在管線的較低處如下圖b所示
11、測量高溫、低溫介質(zhì)時，應(yīng)注意保溫措施。轉(zhuǎn)換器內(nèi)部（表頭殼體內(nèi)）高溫一般不應(yīng)超過70℃；低溫易使轉(zhuǎn)換器內(nèi)部出現(xiàn)凝露，降低印制電路板的絕緣阻抗，影響儀表正常工作。
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