气体涡街流量计

一、特点

KRD-LU系列智能涡街流量计,主要用于工业管道介质流体的流量测量，如气体、液体、蒸汽等多种介质。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液体密度、压力、温度等参数的影响。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。

本仪表采用压电应力式传感器，可靠性高,可在－25℃～＋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。

二、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／（P/）

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，/h;

Pn，P－分别为标准状态下和工况下的正压力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。

三、主要技术参数

1、主要技术参数（见表1）

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）

四、结构及尺寸

本系列涡街流量计共有两种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

符合GB/T9119—2000的要求。

五、选型及计算

1、流量计的口径应根据zui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zui大流量应不小于流量计额定zui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/）	气体	密度（kg/）	气体	密度（kg/）
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/）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/）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

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/，运动粘度2cst（=2×），zui大流量为50/h。试确定流量计口径。

1）QV=50/h，直接查表2，选口径DN50（Qmax=55/h）。

2）由图6查出粘度2cst对应的zui小线性流量是Qmin=6/h。

3）按QV=50/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=720/h,查表2选口径DN80（Qmaz=900/h）

3）zui小流量：ρ=8.886kg/m3时查图7得QVmin=50/h,转换标况流量：

QNmin=50×（ρ/ρn）=242.9/h

4）压力损失：按QV=720/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zui大和zui小流量。

例：通径φ50mm，压力10kgf/c,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zui小流量Qmin=0.890×112=99.68kg/hzui大流量Qmax=0.840×1120=940.8kg/h。zui小流量修正系数a

 六、选型