涡街流量计培训资料

电磁流量计与涡街流量计一、概述1. 流量概念一般所讲的流量大小，是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小，即瞬时流量。

而在某一段时间内流过管道的流体流量的总和，即瞬时流量在某一段时间内的累计值，称为总量（累计流量）。

流量和总量，可以用质量表示，也可以用体积表示。

以质量表示的称为质量流量用符号M 表示；以体积表示的称为体积流量，用符号Q 表示。

若流体的密度为ρ，则体积流量与质量流量之间的关系是： 质量流量(M)=体积流量(Q)×密度(ρ)，体积流量量(Q)=)((M)ρ密度质量流量流量的单位：体积流量单位常用m 3/h 、L/h 、m 3/s,质量流量单位常用T/h 、 kg/h 体积总量单位常用m 3,质量总量常用T 。

就是满足精度的情况下最大流量和最小流量的比值。

2. 流量计分类测量流体流量的仪表叫流量计，流量计有很多的分类方法，我们仅举一种大致的分类方法，如下：1．速度式流量计：以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表。

如：涡轮流量计、旋涡流量计、电磁流量计、旋翼水表、差压式流量计、堰式流量计等。

2．容积流量计：以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表。

如：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计、活塞流量计等。

3．质量流量计：以测量流过的质量为依据的流量计。

如：惯性力式质量流量计、补偿式质量流量计等。

二、电磁流量计1．电磁流量计原理：根据电磁感应定律可知，导体在磁场中运动而切割磁力线时，导体中便有感应电势产生。

当导电液体流过电磁流量计时，即相当于运动中的导体，流体流动的方向与电磁场方向垂直，切割磁力线时会产生感应电动势，其感应电动势与流体流速、磁感应强度、流量计内径成正比。

该感应电动势由流量计管壁上的一对电极检测到，通过运算就可得到流量。

感应电动势方程为：E=D×V×B其中：E—感应电动势；D—测量管内径；V—流速；B—磁感应强度。

一．涡街流量计的原理1．卡门涡街的产生与现象为说明卡门涡街的产生，我们来考虑粘性流体绕流圆柱体的流动．当流体速度很低时，流体在前驻点速度为零，来流沿圆柱左右两侧流动，在圆柱体前半部分速度逐渐增大，压力下降，后半部分速度下降，压力升高，在后驻点速度又为零．这时的流动与理想流体绕流圆柱体相同，无旋涡产生，如图3—7a所示．随着来流速度增加，圆柱体后半部分的压力梯度增大，引起流体附面层的分离，如图3—7b所示．当来流的雷诺数Re再增大，达到40左右时，由于圆柱体后半部附面层中的流体微团受到更大的阻滞，就在附面层的分离点S处产生一对旋转方向相反的对称旋涡．如图3－7c所示．在一定的雷诺数Re范围内，稳定的卡门涡街及旋涡脱落频率与流体流速成正比．图3－7 圆柱绕涡街产生示意图2．卡门涡街的稳定条件并非在任何条件下产生的涡街都是稳定的．冯·卡门在理论上已证明稳定的涡街条件是：涡街两列旋涡之间的距离为h，单列两旋涡之间距离为，若两者之间关系满足＝1或 h / ＝0. 281 （3－24）时所产生的涡街是稳定的。

3．涡街运动速度为了导出旋涡脱落频率与流速之间的关系，首先要得到涡街本身的运动速度．为便于讨论，我们假定在旋涡发生体上游的来源是无旋、稳定的流动，即其速度环量为零．从汤姆生定理可知，在旋涡发生体下游所产生的两列对应旋涡的速度环量，必然大小相等，方向相反，其合环量为零，由于对应两旋涡的旋向相反，速度环量大小相等，所以在整个涡群的相互作用下，涡街将以一个稳定的速度向上游运动．从理论计算可得．的表示式为＝tan h (3-25)对于稳定的涡街，将式（3－25）代入，有：= tan h(0. 281 )= (3-26)4．流体流速与旋涡脱落频率的关系从前面讨论可知，当流体以流速u流动时，相对于旋涡发生体，涡街的实际向下游运动速度为u－ur．如果单列旋涡的产生频率为每秒f个旋涡，那么，流速与频率的关系为u－ur = fl (3－27)将式(3－26)代入，可得到流速u与旋涡脱落频率f之间的关系．但是，在实际上不可能测得速度环量的数值，所以只能通过实验来确定来流速度u与涡街上行速度ur之间的关系，确定因柱形旋涡发生体直径d与涡街宽度h之间的关系，有：h＝1. 3d （3－28）ur＝0. 14u （3－29）将式（3－24），（3－27），（3－28），（3－29）联立，可得：f＝＝＝（3－29’）0. 2u / d也可将上式写成：St＝0. 2 (3－30)St称为斯特罗哈尔数．从实验可知，在雷诺数Re为3×l02－3×l05范围内，流体速度u与旋涡脱落频率的关系是确定的．也就是说，对于圆柱形旋涡发生体，在这个范围内它的斯特罗哈尔数St是常数，并约等于0．2，与理论计算值吻合的很好．对于三角型式的旋涡发生体，其斯特罗哈数St也是常数，但有它自己的数值．图3－8为圆柱型旋涡发生体产生的涡街结构．根据以上分析，从流体力学的角度可以判定涡街流量计测量的上下限流量为：Re ＝3×102－2×l05．当雷诺数更大时，圆柱体周围的边界层将变成紊流，不符合上述规律，并且将会是不稳定的．图3－8 涡街结构示意图5．流体振动原理当涡街在旋涡发生体下游形成以后，仔细观察其运动，可见它一面以速度u－ur 平行于轴线运动，另外还在与轴线垂直方向上振动．这说明流体在产生旋涡的同时还受到一个垂直方向上力的作用．下面讨论这个垂直方向上力的产生原因及计算方法．同前讨论，假定来流是无旋的，根据汤姆生定律：沿封闭流动流线的环量不随时间而改变．那么，当在旋涡发生体右(或左)下方产生一个旋涡以后，必须在其它地方产生一个相反的环量，以使合环量为零．这个环量就是旋涡发生体周围的环流．根据茹科夫斯基的升力定理，由于这个环量的存在，会在旋涡发生体上产生一个升力，该升力垂直于来流方向．设作用在旋涡发生体每单位长度上的升力为L，有：L＝u （3－31）式中――流体密度；u――来流速度；――旋涡发生体的速度环量．从前面的讨论中可以得到以下关系，＝2 ur；ur=K1u；＝K2d ；将上述关系代入式(3—31)，并令系数K＝2 K1K2，则有：L＝K du2 (3－32)这就是作用在旋涡发生体上的升力．由于旋涡在旋涡发生体两侧交替发生，且旋转方向相反，故作用在发生体上的力亦是交替变化的．而流体则受到发生体的反作用力，产生垂直于铀线方向的振动，这就是流体振动的原理．从上述分析可以知道：交替地作用在旋涡发生体上的上升力的频率就是旋涡的脱落频率．通过检测该升力的变化频率，就可以得到旋涡的脱落频率，从而可得流体的流速值。

.1涡街流量计工况变化和旋涡发生体状况变化对显示示值的影响9.1.1流体温度变化对涡街流量计的影响（1）流体温度变化对涡街流量计流量系数产生影响的原因 流体温度变化后，其密度相应变化，因而给差压式流量计以及速度式流量计的质量流量测量带来误差，可以通过密度补偿来解决，这在本书的第3章已作了介绍。

除此之外，流体温度变化还引起流量计测量部分几何尺寸变化，并因此而引入误差。

温度引起金属材料几何尺寸变化，一般约为10－5℃－1，但当流量计被用来测量蒸汽流量时，由于可能的温度变化大，所引起的影响就很可观，一般都需另作修正。

涡街流量计的测量原理如图8.4所示，流量系数同流体温度的关系如式（9.1）和表9.1所示。

流量系数受流体温度的影响由两个部分组成，一是由发生体宽度变化引起，另一个是由管道内径D 变化引起。

从式（8.5）中可看出，成反比，流体温度升高后，增大，成反比地减小，所以示值偏低；K 与D2成反比，流体温度升高后，D 增大，发生体两边的流通截面积增大，K 相应减小，流量示值偏低。

有些仪表制造商根据自己的产品所用的材质提供了流量系数随流体温度变化的关系，如YF100系列为(9.1)式中——流体温度为 时的流量系数，P/L （1P ＝0.1Pa·s）；——流体温度为时的平均流量系数，P/L ； ——工作温度，℃； ——校准温度，常取15℃。

8800C 型涡街流量计也可根据用户输入的介质温度对K 系数进行自动修正，表9.1给出了介质温度与参考温度（25℃）每相差50℃K 系数变化的百分比（对于直接脉冲）。

表9.1 8800C 型仪表的介质温度影响316L <25℃316L <25℃ C C （2）重新计算Kt 实际使用的流体温度往往同设计时预计的流体温度有明显的差异，例如有的热网在设计时所有用户的蒸汽计量表都按 ℃的过热蒸汽计算，系统投运后发现，有1/3的远离热源厂的用户蒸汽已进入饱和状态，其蒸汽压力以0.7MPa（表压）计，相应的温度按170℃计，则按式（9.1）计算温度变化引入的误差为式中——按设计条件计算的流量系数，P/L；——按实际温度计算的流量系数，P/L。

涡街流量计培训资料涡街流量计特点：１、压力损失小,量程范围大,精度高。

２、无可动机械零件，因此可靠性高,维护量小。

３、仪表参数能长期稳定。

一、涡街流量计构成涡街流量计构成：涡街流量传感器、热电阻、压力变送器、涡街流量积算仪。

二、涡街流量计原理涡街流量传感器是根据“卡门涡街”原理研制成的一种流体振荡型仪表。

在流动的流体中插入一个断面为非流线型柱状物体时，在柱体后部两侧会产生两列交错排列的旋涡。

旋涡分离的频率与流速成正比，与柱体迎流面的宽度成反比，通过测量旋涡的分离频率便可测出流体速度和瞬时流量。

并能输出脉冲，模拟电流、485通讯等信号。

三、涡街流量计使用1. 涡街流量积算仪参数设置功能操作：先按下“确认键”，进入输入密码“132”设置状态，再按“确认键”，进入选择操作菜单进行参数设置。

2.更换涡街流量积算仪需设定以下参数：一级参数设定：先按下“确认键”，进入输入密码“132”设置状态，再按“确认键”，进入选择操作菜单进行参数传感器系数K值设置。

二级参数设定：同时按住“确认键”和“上键”5秒进入二级参数设定状态，进行以下参数设置:b1=1 b2=3 b5=0 de=仪表通讯地址b6=4C1=2 c2=2 c3=2 c4=2 c5=2D1=6 d2=2 d3=0PL=0 PH=1 DP=3 DCA=14 PV=16四、涡街流量计维护有哪几方面？1.定期检查各部件完好齐全；紧固件不得松动，插接件接触良好；端子接线牢固；密封件无泄漏。

2.仪表运行正常，达到规定的性能指标；正常工况下，仪表示值在量程的20%---80%。

3.整机清洁，无腐蚀；仪表线路敷设整齐，固定牢；线路标号齐全、清晰、准确。

五、涡街流量计故障分析处理1、通电后无流量时有信号输出；分析原因:1）输入屏蔽或接地不良，引入电磁干扰；2）仪表靠近强电设备或高频脉冲干扰源; 3）管道有较强振动; 4）转换器敏捷渡过高;处理方法:1）改善屏蔽与接地，排除电磁干扰；2）阔别干扰源安装，采取隔离措施加强电源滤波；3）采取减震措施，加强信号滤波降低放大器敏捷度；4）降低敏捷度，进步触发电平；2、通电有流量时无信号输出分析原因:1）电源出故障；2）输入信号线断线；3）放大器某级有故障；4）检测元件损坏；5）无流量或流量过小；6）管道堵塞或传感器被卡死处理方法: 1）检查电源与接地；2）检查信号线与接线端子；3）检测工作点，检查元器件；4）检查传感元件及引线，检查阀门，增大流量或缩小管径；5）检查清理管道，清洗传感器。

流量仪表CAI培训教材编写：楼春生浙江迪元仪表有限公司研发中心2006.4.21目录1.概述2.原理与应用3.结构、特点及分类4.选型与安装5. 电气连接6. 流量数学模型7. 参数设定与含义8. 调试与维护指南9. 应用现状与主要存在问题10. 发展趋势1概述在特定的流动条件下，一部分流体动能转化为流体振动，其振动频率与流速（流量）有确定的比例关系，依据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。

目前流体振动流量计有三类：涡街流量计、旋进（旋涡进动）流量计和射流流量计。

流体振动流量计具有以下一些特点：1）输出为脉冲频率，其频率与被测流体的实际体积流量成正比，它不受流体组分、密度、压力、温度的影响；2）测量范围宽，一般范围度可达10：1以上；3）精确度为中上水平；4）无可动部件，可靠性高；5）结构简单牢固，安装方便，维护费较低；6）应用范围广泛，可适用液体、气体和蒸气。

2 原理与应用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，这种旋涡称为卡门涡街，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，被测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，根据卡门涡街原理，有如下关系式/d=SrU/md （1）f=SrU1式中U--旋涡发生体两侧平均流速，m/s；Sr--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图1 卡门涡街管道内体积流量qv为qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)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=2×104～7×106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ReD范围内，Sr可视为常数，这是仪表正常工作范围。