智能涡街流量计

智能涡街流量计工作原理

在流体中设置旋涡发生体(阻流体)，从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街,如图1所示。

旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f，被介质来流的平均速度为U，旋涡发生体迎面宽度

为d，表体通径为D，根据卡曼涡街原理，有如下关系式：
f=StU1/d=StU/md
式中U1－旋涡发生体两侧平均流速，m/s
St—斯特劳哈尔数
m－旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比

瞬时体积流量qv为：

式中K－流量计的仪表系数，脉冲数／m3(P/m3)

K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与旋涡发

生体形状及雷诺数有关，图2所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见，

在Re=2×104～7×106范围内，St可视为常数，这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时，HLUG的流量计算式为

式中ＱＶn，ＱＶ－分别为标准状态下（20℃，101.325kPa）和工况下的体积流量，m3/h;
      Pn，P－分别为标准状态下和工况下的绝对压力kPa;
      Tn，Ｔ－分别为标准状态下和工况下的热力学温度，Ｋ；
      Zn，Z－分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。
    由上式可见，HLUG输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋

涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量，这时流量计的输出信

号应同时监测体积流量和流体密度，流体物性和组分对流量计还是有直接影响的。

主要技术参数

1、主要技术参数（见表1）

2、液体、工况气体流量范围（见表2）

表2

通径DN（mm）	25	32	40	50	65	80	100	150	200
液体（/h）	1～14	1.5～23	2.2～36	5～57	6.3～96	9～145	14～230	32～510	56～900
气体（/h）	12～88	15～145	22.6～230	35～350	60～600	90～900	140～1400	300～3000	550～5500

3、饱和水蒸汽质量流量范围（见表3）

表3

单位：（kg/h）

结构及尺寸

连接方式及外形尺寸

法兰卡装式及法兰连接式涡街变送器（1.6MPa）尺寸见表4

卡装式	公称通径 mm	压力等级 MPa	L mm	G	D mm	d 1 mm	N－d2	d mm	b mm	重量 Kg
	公称通径 mm	压力等级 MPa	L mm	常温高温	D mm	d 1 mm	N－d2	d mm	b mm	重量 Kg
	25	2.5～4.0	80	342 500	76	-	-	25	-	7
	32	2.5～4.0	80	342 505	76	-	-	32	-	10
	50	2.5～4.0	80	337 515	86	-	-	50	-	12.5
	65	－	80	345 530	102	-	-	65	-	28
	80	1.6～2.5	100	350 540	112	-	-	80	-	25
	100	1.6～2.5	110	330 550	132	-	-	100	-	35
	150	1.6	140	355 575	203	-	-	150	-	40
	200	1.6	150	380 600	259	-	-	200	-	46
法兰连接式	100	1.6	250	310 530	215	180	8－φ18	100	26	30
	150	1.6	300	335 555	280	240	8－φ23	150	28	34
	200	1.6	320	370 590	335	295	12－φ23	200	30	41

符合GB/T9119—2000的要求。

智能涡街流量计选型及计算

1、流量计的口径应根据最大使用流量Qv来选择，为了获得尽可能宽的使用流量范围,

使用最大流量应不小于流量计额定最大流量Qmax的1/2。流量计的线性流量范围对应的

雷诺范围2×104～7×106。液体表可根据图6直接查表2选用，而气体表则应计算出

工况状态的流量范围后根据图7查表2选用，测量饱和蒸汽查表3。

4、常用气体介质的标准状态下密度（0.101235MPa，20℃）见表5

表5

气体	密度（kg/m3）	气体	密度(kg/m3)	气体	密度（kg/m3）
乙炔	1.083	正丁烷	2.4163	乙烷	1.2500
氨气	0.7080	乙烯	1.1660	甲烷	0.6669
丙烷	1.8332	氖气	0.83914	天然气	0.776
空气	1.2041	氩气	1.6605	二氧化碳	1.829
一氧化碳	1.165	氢气	0.0838	氧气	1.3302
丙稀	1.7459	氮气	1.1646

    5、压力损失
    i、测量液体时的压力损失
    图8是测量水（20℃，1013mbar，ρ=998kg/m3）的流量时压力损失与流量的关系
    测量密度为ρS的其它液体时，压力损失可按下式计算

△P'－被测液体的压力损失（mbar）
△P－由图8查出的水的压力损失（mbar）

ii、测量气体（过热蒸汽）时压力损失
图9是空气(20℃，1013mbar，ρ=1.2kg/m3)的压力损失。测量密度ρS与空气不同的其它气体，压力损失可按下式计算

△P'－被测介质的压力损失
△P－由图９查出的空气的压力损失

图9 空气压力损失(20℃，1013mbar,ρ＝1.2kg/m3)

    6、计算实例
    a、液体的计算实例
    液体的计算实例
    液体密度850kg/m3，运动粘度2cst(=2×10-8m2/s)，最大流量为50m3/h。试确定流量计口径。
    1）QV=50m3/h，直接查表2，选口径DN50(Qmax=55m3/h)。
    2）由图6查出粘度2cst对应的最小线性流量是Qmin=6m3/h。
    3）按QV=50m3/h查图8的△P=460mbar

b、气体的计算实例
温度85℃，工作压力0.5MPa的CO2气体。流量3500N m3/h，试确定流量计口径。
ρn=1.829kg/

    2) 计算工况流量：QV ＝Qn×(ρn/ρ)＝3500×1.829/8.886=720m3/h,查表2选口径DN80(Qmaz=900m3/h)
    3）最小流量：ρ=8.886kg/m3时查图7得QVmin=50m3/h,转换标况流量：
                QNmin=50×(ρ/ρn)=242.9m3/h
    4）压力损失：按QV=720m3/h,查图9得△P=19mbar，
                求△P'=（8.886/1.2）×19=140.7mbar
    c、过热蒸汽测量
    过热蒸汽测量用饱和蒸汽参数分别乘以图10修正系数即可得出测量过热蒸汽的最大和最小流量。
    例：通径φ50mm，压力10kgf/cm2,温度为250℃，过热蒸汽的流量范围：从图10中查得a=0.890b=0.840，

查饱和蒸汽测量范围表3（对应DN50，1.0MPa），求最小流量Qmin=0.890×112=99.68kg/h

最大流量Qmax=0.840×1120=940.8kg/h。最小流量修正系数a

图10 过热蒸汽系数修正图

选型

涡街流量计类型
HS-LUGB HS-LUW	脉冲输出现场显示、带4～20mA输出
	通径(mm)	流量范围（m3/h）
	DN25 DN32 DN40 DN50 DN80 DN100 DN150 Dn200	1～10(液体） 25～60(气体) 1.5～18(液体) 15～150(气体) 2.2～27(液体)　 22.6～150(气体) 4～55(液体)　　 35～350(气体) 9～135(液体) 90～900(气体) 14～200(液体) 140～1400(气体) 32～480(液体)　 300～3000(气体) 56～800(液体) 550～5500(气体)
	备注：1、蒸汽流量范围请查看表3。 2、DN250～DN600可按客户要求订货。 3、DN300以上口径推荐使用插入式涡街流量计，可定做。
		压力等级
		P1 P2 P3	1.6MPa 2.5MPa 4.0MPa
			法兰材料
			B1 B2	不锈钢碳钢
				介质温度
				T1 T2 T3	常温高温蒸汽
					连接方式
					L1 L2	法兰卡装式法兰连接式
						供电电源
						D1 D2	内部3.6V供电 DC24V供电
							精度等级
							E1 E2	1.0级 1.5级
HS-LUGB-	DN25-	P1	B1	T1	L1	D2	E1	型号举例