涡街流量计选型使用手册.docx
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涡街流量计选型使用手册
1、概述………………………………2
2、测量原理…………………………2
3、技术参数…………………………3
4、选型指南…………………………4
5、安装方法…………………………11
6、信号线配置与连接………………15
7、调试………………………………16
8、故障举例与排除…………………21
9、智能流量积算仪…………………21
10、无线远程流量监测系统……….22
11、后备电源……………………….22
12、壁挂式仪表箱………………….23
13、型号编制说明………………….24
1.概述
涡街流量计（也称旋涡流量计）是用途极其广泛的一种流量计量仪表，几乎可以用在所有气体、液体和蒸汽的流量计量、测量和控制。
应力式涡街流量计是速度式流量计的一种，它以卡门涡街理论为基础，采用压电晶体检测流体通过管道内三角柱时所产生的旋涡频率，从而测量出流体的流量。
涡街流量计广泛应用于石油、化工、轻工、动力供热等行业。
涡街流量计具有以下特点：
测量精度高，量程宽；
测量介质广泛，可测量液体、气体和蒸汽；
工作温度高，介质温度可达350℃；
无运动部件，无磨损，可靠性高；
表体采用不锈钢材料，美观、耐腐蚀。
图一
2.测量原理
当管道中流体介质通过旋涡发生体（三角柱）时，由于局部流速加速而产生旋涡现象（如图一），此旋涡分成两列交替地出现，这种旋涡列被称为卡门涡街。
卡门涡街的释放频率与三角柱宽度尺寸和流体的流动速度有关，而与介质的温度、压力等特性参数无关。
可用下式表示：
f=StV/d┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈
（1）
式中：
f—卡门涡街的释放频率
St—斯特罗哈尔数
V—介质流速
d—三角柱的宽度
斯特罗哈尔数是涡街流量计的重要参数，它只与介质的雷诺数Re有关。
只要管道内介质的雷诺数保持在2×104至7×106范围内，斯特罗哈尔数St便保持为一个常数，这样，便可通过测量旋涡频率信号检测出流体介质的流速，再通过介质的流速计算出介质的流量。
3.技术参数
公称通径：
DN15～DN500；
适用范围：
气体：
空气、二氧化碳、氧气、氮气、煤气、天燃气、沼气和其他各种化学气体等，
液体：
水、高温水、油、食品液、化学液等，
蒸汽：
饱和蒸汽、过热蒸汽；
可测介质温度：
防爆介质：
–40℃～100℃，
低温介质：
–40℃～100℃，
中温介质：
–40℃～280℃，
高温介质：
–40℃～350℃；
公称压力：
低压：
≤1.6MPa、≤2.5MPa，
中压：
≤4MPa、≤6.3MPa，
高压：
≤10MPa、≤16MPa、≤25MPa、≤42MPa；
精度等级：
测量液体：
1级（0.5级可协议订货），
测量气体：
1.5级（1级可协议订货），
测量蒸汽：
1.5级（1级可协议订货）；
流速范围：
液体：
0.3～8m/s，
气体：
3～65m/s,
蒸汽：
3～70m/s；
测量范围：
见表一、表二、表三；
输出信号：
电压脉冲：
低电平≤1V，高电平≥6V
标准电流：
4～20mA，
供电电源：
电压脉冲输出：
+12VDC/+24VDC
4～20mA标准电流输出:
+24VDC
现场液晶显示：
3.6V1号1节锂电池供电，使用寿命大于2年；
环境温度：
–30℃～+55℃
相对湿度：
5%～90%
表体材料：
304、1Cr18Ni9Ti，其他材质可协议供货；
防护等级：
IP65、IP67；
防爆等级：
ExiaⅡCT4；
防爆合格证号：
CE062108，CE062124；
4.选型指南
4.1确定传感器的结构
A、连接方式：
法兰卡装式（表体不带法兰）或法兰连接式（表体本身带法兰）。
一般建议选用法兰卡装式，因为其结构紧凑，价格低，而且供货周期短。
B、结构类型：
一体型结构和分体型结构。
一般采用一体型结构，只有在特殊场合下采用分体型结构（如：
介质温度高时、环境温度或湿度高时、带现场显示为读数方便时）。
C、显示方法：
无现场显示、带现场显示和只带现场显示。
现场显示是指在表头上装有液晶显示电路，可显示累积流量、瞬时流量等参数。
D、信号输出方式：
脉冲信号输出和4～20mA标准电流信号输出。
一般情况下建议采用脉冲信号输出，因为脉冲信号直接与旋涡脱落频率相对应，不需转换，具有最高的累计精度；同时，在通常的传输距离内，脉冲信号传输效果较好。
标准电流信号输出一般用于与终端或控制系统组成流量测量系统。
E、防爆型式：
非防爆型和本安防爆型。
如果被测介质是易燃易爆物质或测量环境存在易燃易爆物质，应选用防爆型。
4.2确定涡街流量计的配置
A、密度补偿：
在测量蒸汽的质量流量时，由于其密度随着温度和压力的变化而变化，所以要随时对蒸汽的密度进行补偿，这时要用铂热电阻和压力变送器与涡街流量传感器共同组成质量流量测量系统。
如果是测量饱和蒸汽，要用铂热电阻或压力变送器组成质量流量测量系统；
如果是测量过热蒸汽，要用铂热电阻和压力变送器共同组成质量流量测量系统；
无论是测量饱和蒸汽还是过热蒸汽，如果温度和压力比较稳定，为降低设备成本，也可以根据工况状态，用设定固定值的办法补偿密度；
其他介质可根据实际情况组成质量流量测量系统。
B．智能流量积算仪的选择：
只要求显示参数，可选择数码管显示或液晶显示的智能流量积算仪；
需要追溯历史数据，带有记忆功能，则应选用智能流量积算无纸记录仪；
测量饱和蒸汽，应选择带温度自动补偿密度或压力自动补偿密度的流量积算仪；
测量过热蒸汽，应选择带温度和压力同时补偿密度的流量积算仪；
采用远程通讯，智能流量积算仪应考虑带有RS485或RS232通讯接口；
要求与控制系统组成流量测量系统时，智能流量积算仪应带4～20mA标准电流信号输出接口；
在需要时，应配置后备电源，以便突然停电时仪表能够正常计量（配置不同，工作时间不同，一般在48小时以上。
）；
是否需要提供仪表箱，将智能流量积算仪放置其中，仪表箱带锁，使智能流量积算仪的设置参数不可随意
调整，具有防盗功能，同时，在仪表箱内装有保护电路，起到对智能流量积算仪的保护作用。
C.远程监测：
在需要多点计量、分布面积较大、需要实时监测时，可采用GSM/GPRS通讯网络或无线专网远程流量监测系统，实现对各管路流量的实时监测和管理。
4.3传感器口径的确定
传感器口径不同，其测量范围不同，而每一种口径其测量范围又随着被测介质的种类和工况温度、压力的变化而变化。
测量气体和液体时，首先确定介质在工况下的密度和大致流量范围，就可通过查表法（表一、表二）确定传感器的口径；
测量饱和蒸汽时，确定工况温度与压力二者之一和大致流量范围，便可通过查表法（表三）确定传感器的口径；
测量过热蒸汽时，确定工况温度和压力，通过查表法（表四）确定其密度，通过此密度和大致流量范围，利用查表法（表三）确定传感器口径。
4.4常用计算公式
4.4.1质量流量计算
本公司智能流量积算仪采用的基本公式：
QG=3.6fρ/K┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈
（2）
式中：
QG──质量流量（K为铭牌所示值时，单位是t/h；K值缩小1000倍时，单位是kg/h）
f──脉冲频率（Hz）
ρ──密度（kg/m3）
K──仪表系数（脉冲个数/m3）
本公司一体化现场显示仪采用的基本公式：
QC=3600f/K┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（3）
式中：
QC──流量质量（K为铭牌所示值时，单位是kg/h）
表一液体工况下流量测量范
公称
通径
（mm）
常用密度（kg/m3）
最大
流量
（m3/h）
检定范围
（常温水）
（m3/h）
500
600
700
800
900
1000
1200
1400
1600
1800
不同密度液体可测流量下限（m3/h）
DN15
0.60
0.50
0.47
0.37
0.36
0.35
0.30
0.28
0.26
0.24
4.50
0.6-3.0
DN20
1.15
1.00
0.98
0.90
0.80
0.60
0.58
0.56
0.54
0.52
8.00
0.8-6.5
DN25
1.30
1.20
1.10
1.05
1.00
0.90
0.82
0.76
0.71
0.68
12.00
1.2-10.0
DN32
1.90
1.80
1.70
1.62
1.56
1.50
1.45
1.35
1.20
1.00
20.00
1.8-14.5
DN40
3.50
3.20
3.00
2.80
2.60
2.28
2.20
2.10
2.00
1.90
32.00
3.0-24.0
DN50
4.70
4.30
3.90
3.70
3.60
3.50
3.00
2.80
2.60
2.50
50.00
4.5-36.0
DN65
7.10
6.60
6.30
6.20
6.10
6.00
5.00
4.50
4.20
4.00
84.00
7.5-60.0
DN80
11.00
10.00
9.60
9.20
9.10
9.00
8.00
7.60
7.00
6.00
127
12-100
DN100
20.00
18.00
17.00
16
15
14.00
13.00
12.00
10.00
9.00
198
20-160
DN125
28
26
25
24
23
22
21
20
18
14
310
30-240
DN150
52
50
45
42
36
32
30
28
26
20
445
45-360
DN200
99
88
78
70
62
57
53
50
43
35
791
90-720
DN250
184
165
150
130
110
89
80
72
68
55
1230
140-1100
DN300
250
220
200
180
160
128
120
110
98
77
1780
200-1600
DN350
350
280
250
210
190
173
160
140
120
100
2450
280-2300
DN400
450
400
360
300
260
226
200
180
160
140
3160
350-2800
DN450
500
450
400
350
300
286
260
240
210
180
4000
400-3200
DN500
600
530
480
420
380
355
330
300
260
220
4950
500-4000
f──脉冲频率（Hz）
K──仪表系数（脉冲个数/m3）
4.4.2常用换算公式
A.标准状态下的体积流量换算成工况状态下的体积流量：
QV=（273+t）QN/2695（P+0.1013）┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（4）
B.标准状态下的密度换算成工况状态下的密度：
ρV=2695（P+0.1013）ρN/（273+t）┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（5）
C.质量流量换算成体积流量：
QV=QG/ρV┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（6）
表二气体工况下流量测量范围
公称通径
（mm）
常用密度（kg/m3）
最大
流量
（m3/h）
检定范围
（m3/h）
0.6
0.8
1.0
1.2
2
3
4
6
8
10
15
20
30
不同密度气体可测流量下限（m3/h）
DN15
4.3
4.0
3.7
3.5
3.0
2.6
2.2
2.0
1.8
1.6
1.5
1.4
1.2
35
5-25
DN20
8.0
7.2
6.4
6.0
5.6
4.6
4.3
4.0
3.5
3.0
2.7
2.4
2.0
60
8-40
DN25
9.0
8.8
8.3
7.5
6.3
5.9
5.2
5.0
4.9
4.7
4.4
4.3
4.1
90
10-60
DN32
22.4
19.2
16.6
16
13.4
11.5
10.9
9.6
9.0
8.3
7.7
6.4
5.1
180
16-100
DN40
35
30
26
25
21
18
17
15
14
13
12
10
8
240
20-160
DN50
45
40
36
32
31
29
27
23
21
18
15
12
10
450
35-280
DN65
78
68
55
50
41
36
30
26
22
20
19
18
17
700
50-400
DN80
130
110
90
70
65
60
55
52
50
45
42
35
28
1000
80-640
DN100
180
160
140
95
90
85
70
65
60
55
48
42
35
1800
150-1200
DN125
280
250
190
130
122
111
100
92
81
72
64
59
55
2200
200-1600
DN150
380
310
290
260
240
220
170
140
130
100
95
90
85
3800
300-2400
DN200
700
660
620
450
390
340
300
270
230
200
190
180
170
6000
500-4000
DN250
860
780
700
600
570
520
460
410
370
290
260
240
220
9000
700-5600
DN300
1200
1050
920
850
780
700
600
530
450
360
320
300
280
12000
1000-8000
DN350
1600
1510
1420
1300
1230
1100
1010
910
780
700
620
540
420
18000
1500-12000
DN400
2100
1980
1840
1700
1580
1400
1260
1100
950
810
700
620
540
22000
2000-16000
DN450
2650
2530
2380
2200
1900
1710
1530
1360
1200
1040
910
780
660
30000
2500-20000
DN500
3300
3150
2950
2700
2460
2280
1880
1650
1420
1190
1040
910
800
38000
3100-25000
式中：
QV──工况状态下的体积流量（m3/h）
QN──标准状态下的体积流量（Nm3/h）
QG──质量流量（kg/h）
ρV──工况状态下的密度（kg/m3）
ρN──标准状态下的密度（kg/m3）
t──工况状态下的温度（℃）
P──工况状态下的压力（MPa）
4．5传感器压力损失的计算：
传感器口径确定以后，可计算该传感器的压力损失，以便确定该传感器是否对工艺管线有影响。
表三饱和蒸汽质量流量测量范围
表压
（MPa）
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
流
量
单
位
温度
（℃）
120
134
144
152
159
165
170
175
密度
（kg/m3）
1.13
1.65
2.17
2.67
3.17
3.71
4.12
4.66
通径
DN（mm）
流量范围
kg/h
15
6.5-42
7.2-54
8.3-66
9-79
9.7-92
10.1-105
10.85-115
11.3-129
20
11.5-74
12.8-96
14.7-118
16-141
17.3-163
17.9-186
19.2-206
20.1-230
25
18-115
20-150
23-185
25-220
27-255
28-290
30-320
32-360
32
30-190
34-245
37-300
41-360
44-415
47-470
49-530
52-585
40
46-295
52-385
58-475
64-560
68-650
73-740
77-830
81-910
50
72-460
82-600
91-740
100-880
110-1020
110-1160
120-1290
130-1430
65
121-775
138-1010
154-1250
170-1480
180-1720
190-1950
200-2180
210-2410
80
0.18-1.17
0.21-1.55
0.23-1.90
0.26-2.20
0.27-2.60
0.29-2.96
0.31-3.30
0.32-3.65
t/h
100
0.29-1.85
0.33-2.40
0.36-2.96
0.40-3.50
0.43-4.10
0.46-4.62
0.48-5.16
0.51-5.71
125
0.45-2.86
0.51-3.75
0.57-4.65
0.63-5.47
0.67-6.36
0.71-7.22
0.75-8.06
0.79-8.92
150
0.65-4.12
0.74-5.40
0.82-6.66
0.90-7.88
0.96-9.16
1.02-10.4
1.08-11.6
1.14-12.8
200
1.15-7.13
1.31-9.60
1.46-11.8
1.60-14.0
1.71-16.3
1.82-18.5
1.92-20.6
2.02-22.8
250
1.79-11.4
2.05-15.0
2.28-18.5
2.50-21.9
2.67-25.4
2.84-28.9
3.01-32.3
3.16-35.7
300
2.58-16.5
2.95-21.6
3.28-26.6
3.60-31.5
3.84-36.6
4.10-41.6
4.33-46.4
4.55-51.4
350
3.51-22.4
4.02-29.4
4.46-36.3
4.90-42.9
5.23-50.0
5.67-56.6
5.90-63.2
6.20-70.0
400
4.58-29.3
5.25-38.4
5.83-47.4
6.40-56.0
6.83-65.1
7.28-74.0
7.70-82.6
8.10-91.4
450
5.80-37.1
6.64-48.6
7.37-60.0
8.10-70.9
8.65-82.4
9.21-93.6
9.74-105
10.2-116
500
7.16-45.8
8.2-60.0
9.10-74.0
10.0-87.5
10.7-102
11.4-116
12.0-129
12.7-143
计算公式为：
△P≤1.2ρV…………………………………………………（7）
其中：
△P——传感器的压力损失（Pa）
ρ——流体的密度（kg/m3）
V——管道内流体的平均流速（m/s）
各流量对应的流速可根据下列公式计算：
V=353.7×Q/D2………………………………………………（8）
其中：
V——流量对应的流速（m/s）
Q——流量（m3/h）
D——传感器口径（mm）
表三饱和蒸汽质量流量测量范围
表压
（MPa）
0.9
1.1
1.3
1.5
1.7
1.9
2.4
2.9
流
量
单
位
温度
（℃）
180
188
195
201
207
212
224
235
密度
（kg/m3）
5.15
6.13
7.10
8.08
9.06
10.1
12.5
15
通径
DN（mm）
流量范围
kg/h
15
11.9-141
12.9-165
13.7-191
14.7-213
16.5-239
18.4-266
22.8-329
27.4-395
20
21.1-250
23-294
24.3-339
26.2-378
29.4-424
32.8-473
40.6-585
48.7-702
25
33-390
36-460
38-530
41-590
46-662
51-738
64-913
76-1096
32
54-640
59-750
63-860
67-970
75-1088
84-1213
104-1501
124-1801
40
85-1000
92-1170
98-1350
110-1520
123-1704
137-1900
170-2352
204-2822
50
130-1560
140-1840
150-2110
160-2380
179-2669
200-2975
248-3682
298-4418
65
220-2640
240-3100
260-3560
280-4010
314-4496
350-5012
433-6203
520-7444
80
0.34-4.00
0.37-4.70
0.39-5.39
0.42-6.08
0.47-6.82
0.53-7.60
0.65-9.41
0.78-1.13
t/h
100
0.53-6.25
0.57-7.34
0.61-8.42
0.65-9.50
0.73
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