DN40氣體流量計(jì)利用“卡門渦街”原理。在流體中安放旋渦發(fā)生體，流體在旋渦發(fā)生體的下游兩側(cè)交替地分離出兩列有規(guī)律的交錯(cuò)排列的旋渦，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，該旋渦頻率與旋渦發(fā)生體的幾何尺寸、管道的幾何尺寸有關(guān)，旋渦的頻率正比于流量。

渦街流量計(jì)儀表系數(shù)K的影響因素有：

1、管道雷諾數(shù)的影響；

2、溫度的影響；

3、氣體 ( 蒸汽) 壓縮性引起的影響。

通過上述渦街流量計(jì)的測(cè)量原理和影響因素進(jìn)行全面的分析，渦街流量計(jì)在不同介質(zhì)流量測(cè)量中的共性、差異性及安裝應(yīng)用注意事項(xiàng)如表1所示。

產(chǎn)品特點(diǎn)

（1） 渦街流量計(jì)無可動(dòng)部件，測(cè)量元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，使用壽命長(zhǎng)。

（2） 渦街流量計(jì)測(cè)量范圍寬。量程比一般能達(dá)到 1：10。

（3） 渦街流量計(jì)的體積流量不受被測(cè)流體的溫度、壓力、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響。一般不需單獨(dú)標(biāo)定。它可以測(cè)量液體、氣體或蒸汽的流量。

（4） 它造成的壓力損失小。

（5） 精度較高，重復(fù)性為 0.5％，且維護(hù)量小。

技術(shù)參數(shù)

公稱通徑：25-300mm

公稱壓力：普通型：1.6MPa，高壓型：2.5MPa、4.0MPa（可定制）

介質(zhì)溫度：普通型：-20~250℃，高溫型：-20~350℃

精度等級(jí)：1.5級(jí)

測(cè)量流速范圍：5-50m/s

量程比：10:1，20:1

輸出信號(hào)：二線制電壓脈沖或（4-20mA）標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)

供電電源：DC 24V，現(xiàn)場(chǎng)顯示型可選3.6V鋰電池供電

本安防爆標(biāo)志：ExiaCT1~T4

環(huán)境條件：溫度（-20-55℃），相對(duì)濕度（5-90％），大氣壓力（96-106kPa）

適用介質(zhì)：氣體、液體、蒸汽

DN40氣體流量計(jì)只能測(cè)量出工況下的體積流量，所以渦街流量計(jì)測(cè)量一般氣體或蒸汽時(shí)儀表選型一定要考慮溫壓補(bǔ)償功能。通過溫壓補(bǔ)償可以將工況體積流量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量或標(biāo)況體積流量。測(cè)量一般氣體時(shí)，補(bǔ)償原理是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氣體狀態(tài)方程式: P0V0/T0= P1V1/T1

式中: P0，P1分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力( Pa) ; T0，T1 分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度( K) ; V0，V1分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的氣體體積。

測(cè)量蒸汽時(shí)，不能使用標(biāo)準(zhǔn)氣體狀態(tài)方程式，飽和蒸氣只需壓力或溫度補(bǔ)償。一般有以下兩種補(bǔ)償方式:

一是當(dāng)渦街流量計(jì)傳感器無內(nèi)置壓力、溫度檢測(cè)元件時(shí)，只能在儀表內(nèi)部做靜態(tài)補(bǔ)償，就是輸入固定的溫度和壓力值用于補(bǔ)償。此方法只適用于溫度壓力變化不大的場(chǎng)所。渦街流量計(jì)傳感器有內(nèi)置壓力和溫度檢測(cè)元件時(shí)，儀表根據(jù)所測(cè)溫度和壓力判斷蒸汽狀態(tài)是屬于飽和蒸氣還是過熱蒸汽，由儀表內(nèi)部存儲(chǔ)的蒸汽數(shù)據(jù)庫自動(dòng)計(jì)算質(zhì)量流量。

二是采用蒸汽流量積算儀，將渦街流量計(jì)所測(cè)工況體積流量以及溫度和壓力變送器所測(cè)信號(hào)傳到蒸汽流量積算儀，如圖1所示由蒸汽流量積算儀進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算。蒸汽流量積算儀內(nèi)置過熱蒸汽以及飽和蒸氣補(bǔ)償算法，可以輸出質(zhì)量流量、標(biāo)準(zhǔn)體積流量甚至熱量和比焓等。

工作原理

在氣體流體中設(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)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦，如右圖所示，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列。
設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測(cè)介質(zhì)平均流速為 ，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=SrU1/d=SrU/md 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）
式中　　U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速，m/s；
Sr--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=πD2U/4=πD2mdf/4Sr 　　　　　　　　　　　　　　　　(2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 　　　　　　　　　　　　　　　　 (3)
式中 K--流量計(jì)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)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測(cè)量氣體流量時(shí)，VSF的流量計(jì)算式為(4)

圖2 斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線

式中 qVn，qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；
Pn，P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa；
Tn，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K；
Zn，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
由上式可見，VSF輸出的脈沖頻率信號(hào)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(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測(cè)質(zhì)量流量，這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)體積流量和流體密度，流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量還是有直接影響的。

　　氣體渦街流量計(jì)便是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測(cè)量的新型流量計(jì)。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(cè)量氣體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測(cè)量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量，是節(jié)流式流量計(jì)的理想替代產(chǎn)品。
　　為提高氣體渦街流量計(jì)的耐高溫及抗振動(dòng)性能，我公司新近開發(fā)出了SKLUG改進(jìn)型渦街流量傳感器，因其*的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫（350℃）、強(qiáng)振動(dòng)（≤1g）的惡劣工況下使用。
　　在實(shí)際應(yīng)用中，往往大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值，隨著負(fù)荷的變化，小流量又往往會(huì)低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的工作段，為了解決這一問題，通常采用在測(cè)量處縮徑提高測(cè)量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測(cè)量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長(zhǎng)度為15D以上的直管段進(jìn)行整流，使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器，具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用，其結(jié)構(gòu)尺寸小，僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，與作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對(duì)工藝管直管段的要求，安裝非常方便。

  為了使用方便，電池供電的就地顯示型氣體渦街流量計(jì)采用微功耗*，采用鋰電池供電可不間斷運(yùn)行一年以上，節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購(gòu)安裝費(fèi)用，可就地顯示瞬時(shí)流量、累積流量等。

按標(biāo)準(zhǔn)化組織IS07145(在環(huán)形截面封閉管道中的流體流量測(cè)定—在截面一點(diǎn)的速度測(cè)量法)，采用埋入壓電晶體的渦街測(cè)速探頭，插入大口徑工業(yè)管道內(nèi)，將卡門旋渦頻率轉(zhuǎn)換為與流量成正比的電流或電壓脈沖信號(hào)或4～20mADC電流信號(hào)。下面我們就插入式渦街流量計(jì)的安裝方式做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。
   簡(jiǎn)易插入式渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)見圖8，球閥插入式渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)見圖9，當(dāng)松動(dòng)六角螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)把手將測(cè)頭提高到球閥以上時(shí)，關(guān)閉球閥，實(shí)現(xiàn)不斷流檢修。

插入式渦街流量計(jì)安裝特殊要求
1、 插入式渦街流量計(jì)安裝垂直度不大于±5°
2、 測(cè)頭應(yīng)插入被測(cè)管道的中心位置，其軸線偏離不大于0.02DN
3、 測(cè)頭軸線與被測(cè)管道軸線之夾角不大于±5°
4、 插入式渦街流量計(jì)流向標(biāo)與流體的流動(dòng)方向應(yīng)一致。