渦街流量感測器

渦街流量儀表是根據卡門渦街理論，利用了流體的自然振動原理，以壓電晶體或差動電容作為檢測部件而製成的一種速度式流量儀表。

基本介紹

• 中文名：渦街流量感測器
• 外文名：Vortex flow sensor
• 採用：抗機械震動
• 根據：根據卡門渦街理論
• 原理：流體的自然振動

基本介紹

渦街流量儀表是根據卡門渦街理論，利用了流體的自然振動原理，以壓電晶體或差動電容作為檢測部件而製成的一種速度式流量儀表。

菲格瑞思渦街流量感測器具有無可動部件、測量範圍度大、介質適應性廣、測量精度高、檢定周期長、傳輸信號距離遠、壓力損失小、結構簡單、運行可靠、使用壽命長、安裝維護方便等許多顯著優點。可廣泛套用於石油化工、冶金機械、食品、造紙，以及城市管道供熱、供水、煤氣等行業的各種液體、氣體、蒸氣等單相流體的工藝計量和節能管理。

特點

1. 採用抗機械震動，抗衝擊和抗髒污的結構新設計。
   
2. 採用最先進的積體電路，信號處理精度高，高抗干擾性，可靠性高。
   
3. 可選用加寬量程型號，獲得優越的小流量性能和擴寬的流量範圍。
   
4. 可選用電容式流量計，抗震性能好，最高測量溫度達到400℃。
   
5. 可選用潛水型流量計，允許長期浸泡在水中工作。
   

測量原理

渦街流量計是由設計在流場中的旋渦發生體、檢測探頭及相關的電子線路等組成。當液體流經三角柱形旋渦發生體時，它的兩側就成了交替變化的兩排旋渦，這種旋渦被稱為卡門渦街，這些交替變化的旋渦就形成了一系列交替變化的負壓力，該壓力作用在檢測深頭上，便產生一系列交變電信號，經過前置放大器轉換、整形、放大處理後，輸出與旋渦同步成正比的脈衝頻率信號。

進行壓力補償

壓力補償壓力變送器的選擇：由於飽和蒸汽管路長，壓力波動較大，必須採用壓力補償，考慮到壓力、溫度及密度的對應關係，測量中只採用壓力補償即可，由於明通公司管道飽和蒸汽壓力在0.3－0.7MPa範圍，壓力變送器的量程選擇1MPa即可。

1.被測介質含有較多雜質時，應在感測器上游直管段要求的長度以外加裝過濾器。2.感測器應避免安裝在有機械振動的管道上。當振動不可避免時，應考慮在距感測器前後約2DN處的直管段上加固定支撐架。3.感測器應避免安裝在有較強電磁場干擾、有熱輻射、有腐蝕性氣體、空間小和維修不方便的場所。

渦街流量感測器被廣泛的套用於石油、化工、冶金等工業部門，也被套用於市政工程和環保行業，和蒸汽的流量計量及檢測和控制。

渦街流量感測器便是依據卡門旋渦原理進行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質適應能力，無需溫度壓力補償即可直接測量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量，配備溫度、壓力感測器可測量標況體積流量和質量流量，是節流式流量計的理想替代產品。

研究和討論

實驗管路，該裝置由8台口徑為DN =50~150mm的標準感測器串，並聯組合與被檢測的大口徑感測器（DN=80~300mm）比較。試驗管路按對角線方向平行排列，其目的是節省原材料，降低了造價，又恰好滿足各種口徑感測器前直段的要求（根據國家標準ZBN12005-1989或規程JJG643-1994）標準感測器前直管段長大於50DN；被檢測感測器前直管段長大於20DN；使阻力損失降到最小值。

（2）氣源，氣源是由二台9-19型高壓離心風機和一台LG300×200-1型羅茨風機供給。其中二台同型號的離心機，通過控制電動閥門根據流量大小的需要，實現串聯或並聯運行，以滿足不同流量和不同壓力的要求。

（3）標準感測器：該裝置選用了8台標準感測器，均為應力式渦街感測器，該儀表的優點是無可動部件具有較高的重複性，有較強的耐過載和耐衝擊性。感測器本體用不鏽鋼具有耐磨損和抗腐蝕性能，該感測器具有很高的穩定性。另外這類感測器的儀表係數不受或很少受被測介質物性參數的影響，所以作為標準感測器使用時，只要與被測料件基本一致就可以了。

目前，我國的氣體渦街感測器的標準度一般在0.5級~1級的水平上，從準確度的水平上看，是無法作為0.5級標準感測器使用的，但是這類儀表的範圍度很寬，一般都在10：1~15：1左右，而且重複性很好，均在0.2%以內，甚至於更高，如採用壓縮範圍度在定點標定是提高準確度的有效方法。我們曾做了大量的試驗研究工作，結果表明若範圍度壓縮到2：1或3：1以內，在定點標定均能滿足要求，因此，使用該感測器標準，建立氣體流量裝置是可行的。
注意事項

（1）渦街流量感測器在套用中應注意保持探頭清潔，當增益值/噪聲或信噪比/信號質量等反映探頭清潔程度的技術指標接近或達到界限值時， 渦街流量感測器的計量結果不準確， 當表體和直管段髒污時也會影響計量結果。因此，氣體渦街流量感測器探頭、表體及上下游直管段的清洗是維護保養的一項重要工作。

（2）用於貿易交接計量的渦街流量感測器及其二次儀表應按照相關規程的要求進行周期檢定。渦街流量感測器的檢定分為離線檢定和線上校準。

基本結構

（1）實驗管路，該裝置由8台口徑為DN =50~150mm的標準感測器串，並聯組合與被檢測的大口徑感測器（DN=80~300mm）比較。試驗管路按對角線方向平行排列，其目的是節省原材料，降低了造價，又恰好滿足各種口徑感測器前直段的要求（根據國家標準ZBN12005-1989或規程JJG643-1994）標準感測器前直管段長大於50DN；被檢測感測器前直管段長大於20DN；使阻力損失降到最小值。

（2）氣源，氣源是由二台9-19型高壓離心風機和一台LG300×200-1型羅茨風機供給。其中二台同型號的離心機，通過控制電動閥門根據流量大小的需要，實現串聯或並聯運行，以滿足不同流量和不同壓力的要求。

（3）標準感測器：該裝置選用了8台標準感測器，均為應力式渦街感測器，該儀表的優點是無可動部件具有較高的重複性，有較強的耐過載和耐衝擊性。感測器本體用不鏽鋼具有耐磨損和抗腐蝕性能，該感測器具有很高的穩定性。另外這類感測器的儀表係數不受或很少受被測介質物性參數的影響，所以作為標準感測器使用時，只要與被測料件基本一致就可以了。

目前，我國的氣體渦街感測器的標準度一般在0.5級~1級的水平上，從準確度的水平上看，是無法作為0.5級標準感測器使用的，但是這類儀表的範圍度很寬，一般都在10：1~15：1左右，而且重複性很好，均在0.2%以內，甚至於更高，如採用壓縮範圍度在定點標定是提高準確度的有效方法。我們曾做了大量的試驗研究工作，結果表明若範圍度壓縮到2：1或3：1以內，在定點標定均能滿足要求，因此，使用該感測器標準，建立氣體流量裝置是可行的。

防雷研究

經常有公司受到安裝的渦街流量感測器遭遇雷擊，導致損壞的問題。雷電是自然界普遍存在的一種現象，所以我們得想辦法消除它對流量感測器的影響。首先我們來了解一下雷電對感測器會造成什麼樣的影響。
第一、雷電經過電源部分侵入燒壞感測器。
第二、雷電產生的同時伴隨強大磁場儀表電子元件產生磁感應，瞬間生成強電壓和電流，擊穿絕緣燒壞感測器。
第三、雷電脈衝波經過無線網路侵入流量感測器燒壞通訊晶片或感測器。
防雷電要根據現場環境，不能籠統採用一種防雷方案，常用的防雷方案有：
1、外部防雷。包括避雷針、避雷帶、引下線、接地極等等。
2、內部防雷。在需要保護設備的前端安裝合適的防雷器，使設備，線路與大地形成一個有條件的等電位體。
這兩種防雷方案相互補充，外部防雷系統保護建築物本體免受雷擊，而內部防雷是防止感應雷和其他形式的過電壓侵入設備造成損壞。
如果流量感測器已經損壞，最好先檢查一下是否裝有避雷針，有的話在檢測點測一下接地電阻是否合格；如果流量感測器是和管道法蘭連線的，還需檢查內部放大板的接地螺絲是否接好，外殼可以單獨用銅網做一個底線連到管道法蘭螺栓上，再就是電纜進線了，外面的保護管和連線金屬軟管端部一定要用卡套擰進進線孔內；此外還可以在前端加個浪涌保護器。
還得說明一下，不是感測器安裝的時候考慮了防雷措施，工作就已經結束了。在每年的雷雨季節前同樣也需要對安裝的渦街流量感測器做定期檢查。若發現接地電阻值有很大變化時，應對接地系統進行全面檢查，必要時可補打接地樁。如果防雷裝置各部分導體因腐蝕或其他原因引起折斷、鏽蝕達30%以上時，必須進行更換。另外還需檢查接地裝置周圍的土壤有無沉陷現象等。
感測器的防雷是個系統工作，不能因為一時馬虎而省略其中哪一部分。雷電對流量感測器造成的損壞很多都是永久不可恢復的，直接影響著生產的安全運行，這對連續生產的廠家影響尤為顯著。
投運情況

流量計投用以前應該按國家標準或規程進行檢定或實流校準。檢查各種信號線，電源線連線完好。先打開進口旁通閥，給管道緩慢充氣，然後緩慢打開進口截止閥（至少持續1min），避免流量計過高壓差或過高流速，給管道緩慢加壓，達到流量計的運行壓力。檢查所有的法蘭連線處和引壓接頭及溫度感測器的插入接頭處是否有氣體泄漏。對照廠家提供的系統接線圖，檢查所有接線無誤。流量計最高流速不超過30m/s。流量計在啟用前要求進行零流量測試，現場不具備條件應進行工況條件下的零流量測試（零流量測試就是關閉超聲流量計的上、下游閥門，使流過流量計的氣體流速為零， 等管道內氣體溫度穩定後，讀取零流速讀數，每個聲道的氣體流速至少記錄30s，要求零流速讀數應小於12mm/s）。