GDW一體式渦街流量計

1、用途、特點

GDW型一體式渦街流量計是一種采用壓電晶體作為檢測元件的現場顯示型流量計，本流量計不需要配套二次儀表，可分別顯示瞬時流量和累積流量，并可由儀表內部電池供電，不需外接電源，特別適用于油田或供電不便的場所。本流量計測量DN25～DNl000mm管道的液體、氣體或蒸汽的流量，本流量計亦可由外部電源(24VDC)供電組成電流遠傳型一體式渦街流量計。電流遠傳型輸出與流量成正比的標準模擬信號4～20mA。在危險場所使用時，應選擇防爆結構的產品。

2、工作原理

一體式渦街流量計的基本原理是卡門渦街原理，即“渦街旋渦分離頻率與流速成正比”。變送器流通本體直徑與儀表的公稱口徑基本相同。如圖一所示，流通本體內插入有一個近似為等腰三角形的柱體，柱體的軸線與被測介質流動方向垂直，底面迎向流體。    

當被測介質流過柱體時，在柱體兩側交替產生旋渦，旋渦不斷產生分離，在柱體下游便形成了交錯排列的兩列旋渦即“渦街”。理論分析和實驗證明，旋渦分離的頻率與柱側介質流速成正比。

式中：f-柱體側旋渦分離的頻率（Hz）,V-柱側流速（m/s,d-柱體迎流面寬度（m）,Sr-斯特勞哈爾數。是一個取決于柱體斷面形狀而與流體性質和流速大小基本無關的常數，Sr：0.17～0.18。

圖一  圓管內的渦街

GDW一體式渦街流量計的設計柱寬d與流通管直徑D具有固定的比值，因此，流經管內的平均流速與柱側流速有固定的比值：/ =1-1.25d/D

于是：   

由于上式中d和D都是已知的結構尺寸，而Sr是常數。因此測得旋渦分離頻率f,便測得了管內的平均流速，從而測得流量Q：Q=3600F· (m³/h)

式中：F-傳感器流通本體的流通面積（m²）,-傳感器流通本體的平均流速（m/s）

旋渦交錯分離，在柱體兩側及柱體后面的尾流中產生脈動壓力，設在柱體內部(或后面)的檢測探頭受到這種微小脈動壓力的作用，使埋設在探頭內的壓電晶體元件受到交變應力而產生交變電荷信號。該信號經放大器上的電荷變換、放大，濾波限幅和觸發(fā)整形處理后，輸出頻率與旋渦分離頻率相同的方波電壓脈沖信號。該信號再送到系數板上的倍率乘法器，傳感器輸出的每一個脈沖將代表一定體積的被測流體。一段時間內輸出總脈沖數，將代表這段時間內流過傳感器的流體總體積。

傳感器輸出電流脈沖信號送到連于一體的就地顯示儀，就地顯示儀采用微功耗CPU，測量渦街傳感器輸出的頻率信號，根據設定的密度，渦街流量系數進行流量運算，現場液晶顯示瞬時流量和累積流量。

3、主要參數及技術指標

使用條件及參數

環(huán)境溫度：-40~85℃；

相對濕度：5％~90％

大氣壓力：86~106kPa；

被測流體是單相流體或可以認為是單相的流體。

技術參數

公稱通徑：25~1000mm：  (大于300mm為插入式結構)

測量介質：液體、氣體、蒸汽    

精度等級：1.0級：  (插入式結構為2.5級)

重復性：≤0.2％；

供電電源：3.6V鋰電池，遠傳為24VDC

公稱壓力：2.5MPa、4.0MPa、6.9MPa(特殊)

介質溫度：-40~+300℃

連接方式：法蘭卡裝式、插入式(≥300mm)

輸出信號：4~20mA，電池供電無輸出

本體材質：1Crl8Ni9Ti

負載能力：≤300Ω    

線性度：≤土1％

防護等級：IP65

防爆等級：ExiaIICT6(本安) 通過安全柵供電

          EXDIIBT4 (隔爆)配電器供電

關聯設備：LJ9201(安全柵)，  DFP(配電器)

4、流量范圍

注1：表1中所列流量范圍是在下述狀態(tài)下標定的：

對于氣體是在溫度為0℃，1個標準大氣壓下的空氣（ρ0 =1.293k g/m³）

對于液體是為4℃的水（ρ0 =1000k g/m³）

對于蒸汽是壓力為0.4Mpa的干飽和蒸汽（ρ0 =2.1628k g/m³）

其結構有：

(1).測速本體：它內部裝有旋渦發(fā)生體和應力式旋渦敏感元件，用來測量插入點的流速并轉換成電荷脈沖信號；

(2).插入桿：與測速本體連接，是一根空心的不銹鋼管，它的插入深度應令測速本體處于管道中心點，插入桿內的空心部分有信號線將電荷脈沖信號傳送至放大器中；

(3)被測管道；

(4)連接開口法蘭：焊于被測管道上用來與變送器相連；

(5).球閥：利用它可以使變送器在拆卸維修時不影響管道的使用，球閥按定貨需要提供；

(6).支承法蘭；它用來支承插入桿；

(7).密封壓墊：在密封壓墊下裝有耐高溫的密封填料或密封墊片，當壓緊壓墊后對插入桿起密封作用，使被測介質不會泄漏；

(8).固定螺栓；

(9).固定法蘭：當插人深度和流速本體方向調整好后，固定插入桿位置；

(10).放大器：在鋁制外殼內裝有電路板將敏感元件送來的電荷脈沖放大，整形為脈沖信號，再經脈沖／電流轉換成為4-20mA，DC摸擬信號輸出；

(11).放大器電纜引入口。

5、插入式渦街流量計

其結構有：

(1).測速本體：它內部裝有旋渦發(fā)生體和應力式旋渦敏感元件，用來測量插入點的流速并轉換成電荷脈沖信號；

(2).插入桿：與測速本體連接，是一根空心的不銹鋼管，它的插入深度應令測速本體處于管道中心點，插入桿內的空心部分有信號線將電荷脈沖信號傳送至放大器中；

(3)被測管道；

(4).管道連接開口法蘭：焊于被測管道上用來與變送器相連；

(5).球閥：利用它可以使變送器在拆卸維修時不影響管道的使用，球閥按定貨需要提供；

(6).支承法蘭；它用來支承插入桿；

(7).密封壓墊：在密封壓墊下裝有耐高溫的密封填料或密封墊片，當壓緊壓墊后對插入桿起密封作用，使被測介質不會泄漏；

(8).固定螺栓；

(9).固定法蘭：當插人深度和流速本體方向調整好后，由固定法蘭固定插入桿位置；

(10).放大器：在鋁制外殼內裝有電路板將敏感元件送來的電荷脈沖放大，整形為脈沖信號，再經脈沖／電流轉換，成為4-20mA，DC摸擬信號輸出；

(11).放大器電纜引入口。

6、安裝

6．1安裝地點的選擇

 a．環(huán)境溫度：流量計的工作環(huán)境溫度不低于-40℃，不高于+55℃，如受到生產設備的熱幅射時，應采取隔熱和通風措施。

 b．環(huán)境空氣：避免將流量計安裝在含腐蝕性氣體的環(huán)境中，如只能安裝在含腐蝕性氣體的環(huán)境中，則需提供充分的排風措施。

  c．機械振動和沖擊：流量計的結構是堅固的，不會因振動而損傷，但振動會產生干擾信號，若管道上的振動和沖擊強烈，而介質流速又低，則可能導致干擾信號大于流量信號，造成示值誤差。因此，流量計應當盡可能安裝在振動和沖擊小的場所，安裝位置在5～20Hz的振動頻率下，要求振動加速度不大于1g，否則應采取減振措施。例如在流量計安裝處振源來向的管道上加裝固定支撐。

 d．其它：流量計安裝地點周圍應有充足的空間，安裝在高處的流量計應盡量有工作平臺，以便于安裝和維修。此外，為了維修檢查方便，附近應有可供測量儀器用的交流220v電源插座。

6．2管道安裝與要求

a．流量計上游側和下游側應有足夠長的直管段。直管段長度應符合表3的要求，

b．在規(guī)定的直管段長度內，管道入流段與出流段目測應是平直的。為保證被測介質滿管，流量計應盡量避免安裝在調節(jié)閥、半開閘閥的下游。一般情況下不在擴大管后安裝流量計。

c．本流量計可垂直、水平或其它任何角度安裝，將流量計安裝在垂直或傾斜管道上時，流體流向應是自下而上的。

d．需要在流量計附近裝設取壓或測溫點時，取壓點應在傳感器前1d以外，測溫點應在傳感器5d以外。

e．安裝卡裝式法蘭時，注意密封墊，不要深入管內。

f．被測介質流向必須與傳感器流通本體上的流向箭頭標志一致。

6．3插入式渦街流量變送器的安裝

a. 在管道上準備安裝流量計處開一個? 70圓孔。

b. 在圓孔處焊上隨流量變送器提供的開口法蘭，要求開口法蘭短管必須垂直管道并且短管的軸線與管道中心線重合。圖六所示。

  圖六  插入式渦街流量變送器開口法蘭與管道的焊接

c．根據需要確定是否安裝球閥。在維修時裝拆流量變送器時允許中斷流量，則不需要裝球閥；如果不允許中斷流量，則需要裝球閥。球閥由我公司配套供應，型號為：

Q41F16(DN65)，若需要安裝球閥，訂貨時必須注明。

d．如果需要安裝球閥，先將球閥裝在開口法蘭上，然后打開球閥，再將插入式渦街流量變送器裝在球閥上，見圖七，如果不需要安裝球閥，則直接將插入式渦街流量變送器裝在開口法蘭上，安裝時請注意測速本體1應在管道中心處，如果偏高，請調整一下螺栓8上的螺母位置。

7、一體式渦街流量計-選型：