蒸汽流量计

江苏奥科仪表有限公司

T：0517-86919886/13915190011 柏广明

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。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件，因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃～ 250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表。应力式涡街流量计是一种采用压电晶体作为检测元件，输出与流量成正比的标准信号的流量仪表。该仪表可以直接与智能流量积算仪配套使用，也可以与计算机及集散系统配套使用，对不同介质的流量参数进行测量。该仪表根据流体涡街的检测原理，其检测涡街的压电晶体不与介质接触，仪表具有结构简单、通用性好和稳定性高的特点.

根据涡街流量计的结构特点，分类为一体式氮气流量计和分体式氮气流量计两种。

一体式流量计是集流量传感器、温度传感器、压力传感器和显示仪于一体的流量计，具有智能温度、压力补偿功能，自带3.6V高能电池或24VDC（通常在需要脉冲信号输出、二线制4～20mADC输出或RS485通讯时采用）供电，就地液晶显示介质温度（℃）、工作压力（MPa）、瞬时标况体积流量（Nm3/h）和累计标况体积流量（Nm3）。

分体式流量计由流量传感器、温度传感器、压力传感器和智能流量显示积算仪四部分组成，具有智能温度、压力补偿功能，由智能流量显示积算仪远程显示介质温度（℃）、工作压力（MPa）、瞬时标况体积流量（Nm3/h）和累计标况体积流量（Nm3）。

当只要求测量工况体积流量时（我们将其定义为简配型，通常适用于介质温度和工作压力基本恒定的场合），无论是一体式还是分体式，均不具有智能温度、压力补偿功能，也无温度传感器和压力传感器的配置，此时只显示瞬时工况体积流量（m3/h）和累计工况体积流量（m3）。

蒸汽流量计产品概述

蒸汽流量计是利用振动塬理而开发的一种新型流量计，广泛应用在石油、化工、冶金、造纸等行业流体的计量，蒸汽流量计无可动部件，可靠性强、精度高、寿命长，可在很宽的流量范围内精确测量液体的瞬时流量和累计流量。其不受介质温度、压力、粘度及组分的影响，同时不堵、不卡、不易结垢、耐高温、高压，安全防爆，适用于恶劣环境。蒸汽流量计分一体化显示和远传显示，并可输出脉冲信号或电流信号与微机联网。
蒸汽流量计主要特点
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，无零点飘移，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。
7．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分变化的影响，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。 
8．应用范围广，蒸汽，液体，气体的流量均可测量。
蒸汽流量计工作塬理
涡街流量传感器是以卡门（Kaman）和斯特劳哈（Strouhsl）有关旋涡的产生和旋涡与流速关系的理论来测量流量的。当介质以一定速度流过叁角柱体时，在叁角柱体两侧后面产生一个交替排列的旋涡带，称之为“卡门涡街"（见下图）。 
由于旋涡发生体两侧交替产生旋涡，于是在发生体两侧产生压力脉动，从而使检测体产生交变压力，封装在探头体内的压电晶体元件在交变应力的作用下，产生与旋涡同频率的交变电荷信号，放大器将这种电荷信号进行放大、滤波、整形、zui后输出频率与介质流速成正比的脉冲信号（或转换成4 ～20mA信号）,送至积算仪进行处理、显示和控制。 
一定雷诺数范围内（2×104～7×106 ），旋涡的释放频率f与流体流速V及旋涡发生体的迎流面宽度d之间关系式为f=St?v/d，式中St 为斯特劳哈数，它是一个无量纲的系数，只要准确测出频率f，就可以求得流体流速v，由v求出体积流量。

蒸汽流量计技术指标
1．测量介质：液体、气体、饱和蒸汽、过热蒸汽。 
2．精度等级：液体±1.0%，气体（蒸汽） ±1.5%，插入式±2.5%。
3．工作压力：1.6MPa，2.5MPa，4.0MPa，6.4MPa。 
4．介质温度：普通型-40～150℃ 中温型-40～250℃ 高温型-40～350℃。 
5．输出信号：叁线电压脉冲，低电平0～1V，高电平 > 4V，占空比50%； 二线制标准电流4～20mA；叁线制标准电流0～10mA。 
6．工作环境：-35℃～ 60℃，湿度≤95%RH。 
7．工作电源：DC12V；DC24V。 
8．壳体材料：碳钢、不锈钢。 
9．防爆类型：本安型 ExibIICT6。
蒸汽流量计外形尺寸

 
插入式涡街流量计
将涡街测量头插入管道特定位置，通过测量该位置的局部流量，根据管道截面流速分布关系，计算出管道内平均流速值。它由转换器、插入杆组件、球阀（ 根据需求配 ）、安装短管（ф100）、涡街测量头等组成。

蒸汽流量计安装步骤： 
1．在需要安装流量计的管道正上方（水平管道有此要求），割开 一个略小于ф100的孔，去掉毛刺； 
2．将配套的一端带有法兰的短管放在孔的上面，保持短管与管 道垂直，焊接牢固； 
3．放上垫片，插入流量计，法兰连接，若此时有球阀，应先将球阀放在短管上连接好，再打开球阀，插入流量计； 
4．保证流量计前有大于15D和后有5D的直管段（D为管道内径）。 

蒸汽流量计型号选择
流量仪表的选型是仪表应用中的非常重要的工作，据有关部门统计，流量仪表在实际应用中有2/3的故障是错误选型和错误安装造成的，请特别注意。

蒸汽流量计对直管段的要求
为了确保仪表正常、准确运行，传感器安装点的上下游必须有一定的直管道，以调整流场，如图所示。 

图1：同心缩管；
图2：同心扩管； 
图3：一个90度弯头；
图4：同一平面两个90度弯头；
图5：不同平面两个90度弯头； 
图6 ：调节阀应安装在传感器下游5D以 远处，若必须安装在传感器上游， 则传感器上游应有不小于50D的 等径直管段，下游应有不小于5D 的等径直管段。
九、对管道的要求
1）上、下游配管内径D和与传感器内径DN相同，其差异满足下述条件：0.95DN≤D≤1.1DN。 
2）配管应与传感器同心，同轴度应小于0.05DN。 
3）密封垫不能凸入管道内，其内径可比传感器内径略大。 
4）如需断流检查与清洗传感器，应设置旁通管道，如下图所示。

蒸汽流量计对管道振动的要求

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

特别注意：在空压机出口处振动较强，不能安装传感器，应安装在储气罐之后。

流量计的zui大优点是抗振性能特别好，无零点漂移，可靠性高。

通过长时间对涡街流量计进行的大量波形分析和频谱分析，中控设计出了zui佳的探头形状、壁厚，高度、探头杆直径及与之相配套的压电晶体，采用先进的数控车床进行加工，确保加工的同轴度和光洁度等技术参数，配合特殊的工艺处理，从而zui大限度的克服涡街流量计存在的固有自振荡频率对信号的影响这个通病。这是中控公司在制作涡街流量计方面的技术独特优势，使得中控公司出厂的涡街流量计具有量好的抗振动能力。
②FFM63系列智能涡街流量计的传感器的通用性很强，从而使传感器具有良好的互换性采用先进数控设备加工传感器的表体和旋涡发生体等，确保加工精度，从而使零部件（特别是旋涡发生体）的通用性强，从而真正做到不会因零部件的更换而影响传感器的重复性和精度；能产生强大而稳定的涡街信号。
③结构简单牢固，无可动部件，可靠性高，使用维护方便。
④检测元件不与介质接触，性能稳定，使用寿命长
传感器采用检测探头与旋涡发生体分开安装，安全栅而且耐高温的压电晶体密封在检测探头内，不与被测介质接触，所以FFM63系列涡街流量计具有结构简单、通用性好和稳定性高的特点。
⑤输出与流量成正比的脉冲信号或模拟信号，无零点漂移，精度高，方便与计算机联网
⑥测量范围宽，量程比可达1：10
⑦涡街流量计测量体积流量时不需补偿，涡街输出的信号实际上是与流速成线性关系的，也就是与体积流量成正比。压力和温度补偿的目的是为了得到流体的密度，乘以体积流量就得到质量流量，双金属温度计若测量气体的体积流量就不需要补偿了。
⑧压力损失小。
用口径DN50的涡街流量计测量可燃气体的流量，若管道内的zui大流量Qmax ＝200m3/h时，传感器的压力损失是：△P ＝1.08×10-6 ρv2（kPa）= 0.605 KPa

⑨在一定的雷诺数范围内，流量特性不受流体压力、温度、黏度、密度、成分的影响，仅是与旋涡发生体的形状和尺寸有关。
 ⑩应用范围广，蒸汽、气体、液体流量均可测量。
涡街流量计的技术参数
●测量流体：饱和蒸汽、过热蒸汽、气体、液体（避免多相流）
●测量准确度及重复性：

测量流体	准确度	重复性
气体（含蒸汽）	1.0级	0.33%
液体	1.5级	0.5%

●测量范围

测量流体	流速下限（m/s）	流速上限（m/s）
气体（含蒸汽）	7	70
液体	0.7	7

●额定压力：1.6MPa、2.5MPa、6.3MPa
●流体温度：-40℃～250℃（普通型），100℃～350℃（普通型）
●结构类型：一体型涡街流量计
●结构材质

部件名称	材质
传感器表体	304不锈钢、316不锈钢
旋涡发生体	304不锈钢、316不锈钢
检测探头	316L
连杆	304不锈钢
散热器	铝合金
垫片	耐高温石棉垫、丁晴橡胶垫片、石墨垫片

●工作电源

*种电源方式	3.6V锂电池供电（就地显示型）
第二种电源方式	24VDC（或12VDC）
第二种电源方式	24VDC（或12VDC）或3.6V锂电池供电双电源供电

 ●输出信号：脉冲输出、4～20mA 电流输出，RS485通讯等三种输出可供选择
●电气接口：M20*1.5
●防护等级：IP65
●表体处理：传感器表体采用不锈钢喷砂，放大器外壳采用喷塑。
●环境温度：-35℃～60℃（无LCD）、-5℃～60℃（带LCD）
●相对湿度：5%～95℃

流量计有许多种结构形式，安装、维修人员需要了解所装仪表的具体结构、特点以及流量信号的转换，了解信号传输过程中的各个环节，按产品说明书进行安装，以确保流量计的精确测量。
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有大于>15。渐缩管，则：上游直管段≥15D，下游直管段≥5D

若传感器安装点的上游有大于>15。渐扩管，则：上游直管段≥18D，下游直管段≥5D

若传感器安装点的上游有90。弯头或T形接头，则：上游直管段≥20D，下游直管段≥5D

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 
传感器安装点的上下游配管的内径应与传感器通径相同，其应满足下式的要求：
0.98DN≤D≤1.05DN
式中：DN----传感器通径；
D----配管内径。
传感器与法兰间的密封垫不能凸入管道内，其内径可比传感器通径略大。

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。

．在水平管道上安装是流量传感器zui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zui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zui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。

涡街流量计的正确接线

一般原则：在易受电噪声干扰的场所，使用屏蔽电缆。屏蔽层应可靠的接在放大器的接地螺丝上或在控制室接工作接地。在高温或低温环境中或者是现场空气中含有油、溶剂或其他腐蚀性气体时，要采用适合于这种特殊场合的的屏蔽电缆。
频率信号输出的接线
输出频率信号的流量计与其它设备之间采用三线制传输，供电电源为24VDC±10%（或12VDC），输出回路的zui小负载电阻为10KΩ，zui大电容为0.2UF。

4-20mA信号输出的接线
输出4-20mA信号的涡街流量计与其它设备之间采用二线制传输，供电电源为24VDC±10%，输出回路的zui大负载电阻为600Ω。（包括电缆线的电阻）

涡街流量计的结构种类及安装现场：