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)無可動部件，測量元件結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，使用壽命長。

（2） 渦街流量計(jì)測量范圍寬。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：1.5級

測量流速范圍：5-50m/s

量程比：10:1，20:1

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

供電電源：DC 24V，現(xiàn)場顯示型可選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)只能測量出工況下的體積流量，所以渦街流量計(jì)測量一般氣體或蒸汽時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。測量一般氣體時，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。

測量蒸汽時，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、溫度檢測元件時，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所。渦街流量計(jì)傳感器有內(nèi)置壓力和溫度檢測元件時，儀表根據(jù)所測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)部存儲的蒸汽數(shù)據(jù)庫自動計(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)所測工況體積流量以及溫度和壓力變送器所測信號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 ，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 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?）
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)測量氣體流量時，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)量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計(jì)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(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)償即可直接測量氣體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測量標(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（≤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，通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為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安裝費(fèi)用，可就地顯示瞬時流量、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定—在截面一點(diǎn)的速度測量法)，采用埋入壓電晶體的渦街測速探頭，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或4～20mADC電流信號。下面我們就插入式渦街流量計(jì)的安裝方式做個簡單的介紹。
   簡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)松動六角螺釘，轉(zhuǎn)動把手將測頭提高到球閥以上時，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、 測頭應(yīng)插入被測管道的中心位置，其軸線偏離不大于0.02DN
3、 測頭軸線與被測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)與流體的流動方向應(yīng)一致。