涡街流量计

工作原理

涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体,流体在发生体两侧交替地分离释放出两串规则地交 错排列的游涡的仪表。

当通流截面一定时，流速与导容积流量成正比。因此，测量振荡频率即可测得流量。

涡街流量计按频率检出方式可分为:应力式、应变式、电容式、热敏式、振动体式、光电式及超声式 等。

技术指标

l 测量介质： 气体、液体、蒸汽。

l 连接方式：法兰卡装式、法兰式、插入式

l 口径规格 法兰卡装式口径选择 25,32,50,80,100

l 法兰连接和法兰卡装式口径选择 DN15-300，插入式可选口径为DN200-1600。

l 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。

l 正常测量流量范围，液体、气体流量测量范围见表2； 蒸汽流量范围见表3。

l 测量精度 1.0级， 1.5级

l 被测介质温度：常温–20℃～250℃，高温–20℃～350℃

l 输出信号 脉冲电压输出信号 高电平8～10V 低电平0.7～1.3V

l 脉冲占空比约50%，传输距离为100m

l 脉冲电流远传信号 4～20 mA，传输距离为1000m

l 仪表使用环境 温度：-25℃～+55℃ 湿度：5～90% RH50℃

l 材质 不锈钢，铝合金

l 电源 DC24V或锂电池3.6V

l 防爆等级 本安型iaIIbT3-T6，防护等级 IP65。

特点

1. 结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期运行十分可靠。

2. 安装简单，维护十分方便。

3. 检测传感器不直接接触被测介质，性能稳定，寿命长。

4. 输出是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，精度高。

5. 测量范围宽，量程比可达1：10。

6. 压力损失较小，运行费用低，更具节能意义。

在一定的雷诺数范围内,输出信号频率不受流体物理性质和组份变化的影响，仪表系数仅与旋涡发生体的形状和尺寸有关，测量流体体积流量时无需补偿，调换配件后一般无需重新标定仪表系数。

应用范围广，蒸汽、气体、液体的流量均可测量。

检定周期为二年。

涡街流量传感器应用内径范围为15-300mm。

插入式涡街流量传感器应用内径范围为200-1600mm。

满管式测量液体精度为1%, 测量蒸汽和气体精度为1.5% , 插入式测量液体精度为2%, 测量蒸汽和气体精度为2.5%

被测介质温度为-20--250℃、-20--350℃（仅管式）

输出信号为三线制电压脉冲，三线制4-20mA、二线制4-20mA。

功能

l 表体中同时集成温压补偿补偿功能，可测量流体的标准体积流量或标准质量流量。

l 全智能化、数字化电路设计，可自动补偿被测流体密度或标况体积计算。

l 全新的数字滤波和修正功能使流量测量更加精准可靠。

l 电池供电型无需外接电源既可连续工作两年以上。

l 全新点阵液晶显示，使用操作更方便。

安装

管道情况

涡街流量计的安装要求有一定的前后直管段，常见情况如下（D为管道的直径）：

安装条件

l 传感器应安装在水平、垂直、倾斜(液体流向自下而上)的与其通径相同的管道上。传感器的上游 和下2游应配置一定长度的直管段，其长度应符合前直管段15～20D，后直管段5～10D的要求。

l 安装液体传感器的附近管道内应充满被测液体。

l 传感器应避免安装在有强烈机械振动的管道上。

l 直管段的内径尽可能与传感器通径一致，若不能一致，应采用比传感器通径略大的管道，误差 要≤3%，并不超过5mm。

传感器应避免安装在有较强电磁场干扰、空间小和维修不方便的场合。

安装要求

1、合理选择安装场所和环境。

避开强电力设备，高频设备，强电源开关设备；避开高温热源和辐射源的影响，避开强烈震动场所和强腐蚀 环境等，同时要考虑安装维修方便。

2、上下游必须有足够的直管段。

若传感器安装点的上游在同一平面上有二个90°弯头，则：上游直管段≥25D，下游直管段≥5D 。

若传感器安装点的上游在不同平面上有二个90°弯头，则：上游直管段≥40D，下游直管段≥5D 。

调节阀应安装在传感器的下游5D以外处，若必须安装在传感器的上游，传感器上游直管段应不小于50D，下游应有不小于5D。

3、安装点上下游的配管应与传感器同心，同轴偏差应不小于0.5DN。

4、管道采取减振动措施。

传感器尽量避免安装在振动较强的管道上，特别是横向振动。若不得已要安装时，必须采取减振措施，在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置，并加防振垫。

5、在水平管道上安装是流量传感器最常用的安装方式。

测量气体流量时，若被测气体中含有少量的液体，传感器应安装在管线的较高处。

测量液体流量时，若被测液体中含有少量的气体，传感器应安装在管线的较低处。

6、传感器在垂直管道的安装。

测量气体流量时，传感器可以安装在垂直管道上，流向不限。若被测气体中含有少量的液体，气体流向应由下向上。

测量液体流量时，液体流向应由下向上：这样不会将液体重量额外附加在探头上。

7、传感器在水平管道的侧装。

无论测量何种流体，传感器可以在水平管道上侧装，特别是测量过热蒸汽，饱和蒸汽和低温液体，若条件允许最好采用侧装，这样流体的温度对放大器的影响较小。

8、传感器在水平管道的倒装。

一般情况下不推荐用此安装方法。此安装方法不适用于测量一般气体、过热蒸汽。可用于测量饱和蒸汽，适用于测量高温液体或需经常清洗管道的情况。

9、传感器在有保温层管道上的安装。

测量高温蒸汽时，保温层最多不能超过支架高度的三分之一。

10、测压点和测温点的选择。

根据测量的需要，需在传感器附近测量压力和温度时，测压点应在传感器下游的3-5D处，测温点应在传感器下游的6-8D处。

注意事项

Ø 专用法兰与直管段焊接时不能带着传感器焊接。

Ø 安装时应使传感器的流向标志与管道内流体流向一致。

Ø 传感器安装前，法兰凹槽内必须放好密封圈。压力和温度测量点的位置，取压点在传感器下游3～5DN处，测温点在下游5～8DN处。

Ø 测量高温介质时，切勿用隔热材料把传感器连接杆周围包起来。

Ø 连接传感器的屏蔽电缆走向，应尽可能远离强电磁场的干扰场合。绝对不允许与高压电缆一起敷设，屏蔽电缆要尽量缩短，并且不得盘卷，以减少分布电感，最大长度不应超过200米。

Ø 安装传感器前，管道必须进行清洗。冲掉管内的杂质，避免通流后堵塞传感器。

Ø 测量液体的管道必须充满被测液体，防止气泡的干扰。 

Ø 测量气体的管道为防止储积液的干扰。高温高压下更换探头体时，必须安全操作，做好高温防护。降温降压后在安全条件下方可更换探头。

规范管理

智能涡街流量计规范安装，给使用部门在后续管理提供有力的技术保障，对施工单位提出以下几点具体要求，通过多年的验证效果很好。

1.智能涡街流量计带4～20mA输出，脉冲输出。

2.智能涡街流量计GPRS远传设备需带脉冲输入，4～20mA输入。

3.具有电源防雷和信号防雷（4～20mA）。

4.智能涡街流量计的仪表柜要求为：柜内带UPS电源、配空开及插座、将GPRS通讯装置、智能涡街流量计转换器等集中安装并带锁。

5.仪表柜的平稳需水泥墩底座、仪表柜防护等级适用户外、柜顶具有隔热层防止阳光直射、柜具有防泼水功能。

6.表井内需有一侧留有足够的直管段，便于智能涡街流量计检测、比对和后续管理。

7.设计智能涡街流量计时前端须留有至少10倍公称通经（10DN）的直管段，后端须留有大于5DN的直管段，确保计量准确。

8.智能涡街流量计应严格按说明书安装，安装完毕后需测量接地，接地电阻值应在10Ω以下。等电位连接线使用多股铜束导线，线缆需大于等于16mm2；仪表接地线使用多股铜束导线，线缆要求大于等于6mm2。

常见故障

涡街流量计常见故障： 一台DN50涡街流量计，从说明书查到，其液体用流量范围是3-50m3/h。我们在油流标准装置上标定的结果是10-50 m3/h符合精度要求，但10m3/h以下精度不合格，应如何评价此台流量计？

涡街流量汁说明书中，标明的流量范围是使用于特定参考介质的流量范围，如液体—般指常温水。用于其他介质时，可用流量范围将随介质的粘度和密度不同而异。由于油流量标准装置采用粘度比水大，密度比水小的柴油做标定介质，流量计的下限流量—般都会相应提高，使可用流量范围变窄。所以，涡街流量计在油流量标定装置上标定出现小流量性能变差是正常的。由此我们不难推断，如果用液化石油气(这种低粘度介质)标定涡街流量汁，将会得到比水好的相反结果。

影响

输出二线制（4~20）mA信号的与其它设备之间采用二线制传输，所需电源为24V±10%，输出回路的最大负载电阻为600Ω（包括电缆线的电阻）。一般情况下连接线用600VPVC绝缘电线或电缆；在易受电噪声干扰的现场需使用二芯屏蔽线（RWP2×0.5mm），屏蔽层应可靠地接在放大器盒内的接地螺丝上。

涡街流量计的温度对放大器的影响较小。当用于测量高温液体或需经常清洗管道时，可将传感器倒装。在有保温层的管道上，切勿用保温材料将传感器上连接放大器盒的连杆都包围起来，最多不超过连杆高度的三分之一。传感器壳体可以用保温材料包裹。

涡街流量计应避免在架空非常长的管道上安装，因为长时间使用后，由于传感器的下垂作用非常容易造成传感器与法兰间的密封泄漏，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。安装管道应无强烈振动，否则应有必要的减震措施。在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置，并加防震垫。

涡街流量计的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最佳工作段，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。

产品选型

正确的选用涡街流量计是保证用好涡街流量计的前提条件，需要考虑的重要因素：通经（DN）、安装方式、介质温度、输出信号、介质种类。

选型表

选型要点

涡街流量计正确选型才能保证涡街流量计更好的使用。选用什么种类的涡街流量计应根据被测流体介质的物理性质和化学性质来决定?使涡街流量计的通径、流量范围、衬里材料、电极材料和输出电流等都能适应被测流体的性质和流量测量的要求。

1、精密功能检查

精度等级和功能根据测量要求和使用场合选择仪表精度等级，做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合，应该选择精度等级高些，如1.0级、0.5级，或者更高等级; 用于过程控制的场合，根据控制要求选择不 同精度等级;有些仅仅是检测一下过程流量，无需做精确控制和计量的场合，可以选择精度等级稍低的，如1.5级、2.5级，甚至 4.0级，这时可以选用价格低廉的插入式涡街流量计。

2、可测量的介质

测量介质流速、仪表量程与口径 测量一般的介质时，涡街流量计的满度 流量可以在测量介质流速0.5—12m/s范围内 选用，范围比较宽。选择仪表规格(口径)不一 定与工艺管道相同，应视测量流量范围是否 在流速范围内确定，即当管道流速偏低，不能满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准 确度不能保证时，需要缩小仪表口径，从而提 高管内流速，得到满意测量结果。

3、涡街流量变送器的选择

在饱和蒸汽测量中采用VA型压电式涡街流量变送器，由于涡街流量计量程范围宽，因此，在实际应用中，一般主要考虑测量饱和蒸汽的流量不得低于涡街流量计的下限，也就是说必须满足流体流速不得低于5m/s。根据用汽量的大小选用不同口径的涡街流量变送器，而不能以现有的工艺管道口径来选择变送器口径。

4、压力补偿压力变送器的选择

由于饱和蒸汽管路长，压力波动较大，必须采用压力补偿，考虑到压力、温度及密度的对应关系，测量中只采用压力补偿即可，由于管道饱和蒸汽压力在0.3-0.7MPa范围，压力变送器的量程选择1MPa即可。

5、.显示仪表选择

显示仪表智能流量显示仪，具有稳压补偿、瞬时流量显示和累积流量积算功能。

涡街流量计工业应用

特点

测量介质：液体、气体、蒸汽公称通径：DN15-DN300(非标产品可根据用户要求特殊定做)温度范围：-40℃~350℃ 压力规格：PN1.6Mpa; PN2.5Mpa; PN4.0Mpa,更高的压力规格可特殊定做范围度:正常范围1:10 扩展范围1:15压力损失系数:Cd≤2.6系统测量精度:液体、气体 示值±1%蒸汽 示值±1.5%插入式流量计示值±2.5%供电电压:传感器+12VDC、+24VDC（可选）变送器+24VDC。

现场显示型 仪表自带3.6锂电池输出信号:传感器 脉冲频率信号0.1~3000Hz 低电平≤1V 高电平≥6V。

变送器 两线制4~20mADC电流信号充许振动加速度: 压电式≤0.2g 环境温度: -40℃~55℃(非防爆场所) -20℃~55℃(防爆场所)环境湿度:相对湿度5~85%信号远传距离: ≤500m信号线接口:内螺纹M20×1.5防爆等级:iaⅡCT2-T5防护等级：普通型IP65 潜水型IP68仪表材质：转换器外壳采用铝合金，表体部分采用1Cr18Ni9Ti，也可根据用户要求采用特殊材质。

作用范围

涡街流量计流量测量技术与仪表的应用大致有以下几个领域。

工业生产过程

流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一，它被广泛适用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药 [7]  、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域，是发展工农业生产，节约能源，改进产品质量，提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中，流量仪表有两大功用：作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。

能源计量

能源分为一次能源（煤炭、原油、煤层气、石油气和天然气）、二次能源（电力、焦炭、人工燃气、成品油、液化石油气、蒸汽）及载能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等。能源计量是科学管理能源，实现节能降耗，提高经济效益的重要手段。流量仪表是能源计量仪表的重要组成部分，水、人工燃气、天然气、蒸汽和油品这些常用的能源都使用着数量极其庞大的流量计，它们是能源管理和经济核算不可缺少的工具。

环境保护工程

烟气，废液、污水等的排放严重污染大气和水资源，严重威胁人类生存环境。国家把可持续发展列为国策，环境保护将是21世纪的最大课题。空气和水的污染要得到控制，必须加强管理，而管理的基础是污染量的定量控制。

我国是以煤为主要能源的国家，全国有上百万个烟囱不停地向大气排放烟气。烟气排放控制是根治污染的重要项目，每个烟囱必须是安装烟气分析仪表和流量计，组成连椟排放监视系统。烟气的流量沆量有很大因难，它的难度为烟囱尺寸大且形状不规则，气体组分变化不定，流速范围大，脏污，灰尘，腐蚀，高温，无直管段等。

交通运输

有五种方式：铁路公路、航空、水运、和管道运输。其中管道运输虽早已有之，但应用并不普遍。随着环保问题的突出，管道运输的特点引起人们的重视。管道运输必须装备流量计，它是控制、分配和调度的眼睛，亦是安全监没和经济核算的必备工具。

流量计对安装点上的上下游直管段一定的要求，否则会影响测量精度。

优势外部环境

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。

涡街流量计流通管道条件

安装

流体条件：单向流充满整个管道，液体中允许有少量气泡和固定微粒，气体中允许有少量固体、尘粒和夜雾。饱和蒸汽的干度不小于85%。不得有旋转流和脉动流。雷诺数Re>4000。温度，压力在规定范围内。

管道条件：

传感器的前后应有足够长的圆形直管段，其内径光滑并与通径DN一致。前后直管段视前面状态而变，确保流体为充分发展的流态。

整流器的安装：场地限制，直管段无法满足，应安装整流器，是一种非均匀分布多孔整流器，结构简单，成本低，安装方便，阻力损失小。

安装条件：远离震动源，有振动时在前后直管段2D处加支架用橡皮减振。传感器通径圆应与前后直管段内径圆保持同心。法兰焊接时，密封夹紧时，管内不得有突出部分。流向应与箭头方向一致。（高温时推荐2、3、4位置，常温和低温时推荐1位置，垂直管道时选3位置。

温度压力补偿安装：P------压力变送器，T---------温度传感器，安装在直管段上。

爆炸性场所安装：在搬运或安装时候承受的加速冲击不允许超过2g。安装要求应符合《中华人民共和国爆炸危险使用场所电气安全使用规程》规定，涡街流量计必须与电源，信号安全栅配套使用，或者选用隔爆型传感器（变送器），不得直接与其他供电系统连接。

测量蒸汽

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，是一种比较先进、理想的流量仪表。

涡街流量计测量蒸汽三种方式有：

第一、也是使用最为广泛的，带温压补偿涡街流量计。这是一种间接式涡街质量流量计 ，实际使用过程中通过温度和压力的测量间接测算出密度，再与涡街流量计计量出的体积数相乘，可以算出质量。这是苏科仪表涡街流量计测量蒸汽的最普遍的一种形式。

第二、升力式涡街流量计，直接测量介质的质量。理论依据是：介质的质量流量大小与漩涡的强度有一定的比例关系，计算出漩涡强度大小，就可以直接算出介质的质量。日本横河生产过这种流量计，但精度不太理想，市场使用率不高。 ·

最后一种就是差压式涡街质量流量计，差压信号+涡街流量计=差压式涡街质量流量计。差压信号是发生体上、下游特定位置的两个取压孔间的压力差。两取压孔的轴线应与发生体的轴线处在同一平面内。取压孔的距离对差压值的大小和稳定性有明显影响。距离近，差压信号大，但稳定性差；距离远，则反之。通过试验，选择合适的取压孔位置是很重要的。和升力式涡街质量流量计相比，这种仪表更简单，更容易实现。国内已有生产厂家投人开发，并取得发明专利，产品已在部分企业应用。

涡街流量计优点：

（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）准确度较高，重复性为 0.5％，且维护量小。

涡街流量计缺点：

（1）涡街流量计工作状态下的体积流量不受被测流体温度、压力、密度等热工参数的影响，但液体或蒸汽的最终测量结果应是质量流量，对于气体，最终测量结果应是标准体积流量。质量流量或标准体积流量都必须通过流体密度进行换算，必须考虑流体工况变化引起的流体密度变化。

（2）造成流量测量误差的因素主要有：管道流速不均造成的测量误差；不能准确确定流体工况变化时的介质密度；将湿饱和蒸汽假设成干饱和蒸汽进行测量。这些误差如果不加以限制或消除，涡街流量计的总测量误差会很大。

（3）耐温性能差。涡街流量计一般只能测量 300℃以下介质的流体流量。

（4）直管段要求高。专家指出，涡街流量计直管段一定要保证前40D后20D，才能满足测量要求。

（5）对测量脏污介质适应性差。涡街流量计的发生体极易被介质脏污或被污物缠绕，改变几何体尺寸，对测量精度造成极大影响。

（6）抗振性能差。外来振动会使涡街流量计产生测量误差，甚至不能正常工作。通道流体高流速冲击会使涡街发生体的悬臂产生附加振动，使测量精度降低。大管径影响更为明显。