蒸汽流量計工作原理是由設(shè)計在流場中的旋渦發(fā)生體、檢測探頭及相應(yīng)的電子線路等組成。當(dāng)流體流經(jīng)旋渦發(fā)生體時，它的兩側(cè)就形成了交替變化的兩排旋渦，這種旋渦被稱為卡門渦街。在卡門渦街理論的基礎(chǔ)上又提出了卡門渦街的頻率與流體的流速成正比，并給出了頻率與流速的關(guān)系式：f = St × V/d 式中:
f 渦街發(fā)生頻率 （Hz）
V 旋渦發(fā)生體兩側(cè)的平均流速（m/s ）
St 斯特羅哈爾系數(shù)（常數(shù)）
這些交替變化的旋渦就形成了一系列交替變化的負壓力，該壓力作用在檢測探頭上，便產(chǎn)生一系列交變電信號，經(jīng)過前置放大器轉(zhuǎn)換、整形、放大處理后，輸出與旋渦同步成正比的脈沖頻率信號（或標(biāo)準(zhǔn)信號）。
三、流量計使用選擇及應(yīng)用：
1、為了使用方便，電池供電型采用微功耗*，采用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購安裝費用，可就地顯示瞬時流量、累積流量等。
2、溫度補償一體型渦街流量計還帶有溫度傳感器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量。
3、溫壓補償一體型帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測量可直接測量出氣體介質(zhì)的溫度和壓力，從而顯示氣體的標(biāo)況體積流量。
4、廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、機械、造紙，以及城市管道供熱、供水、煤氣等行業(yè)的各種低黏度液體、氣體、蒸汽等單相流體的工藝計量和節(jié)能管理。
四、蒸汽流量計主要特點：
1、可在很寬的流量范圍內(nèi) 量氣體、液體和蒸汽的流量而不受流體物理性質(zhì)的影響；
2、不受溫度、壓力的影響，同時不易堵，不易卡，不易結(jié)垢，耐高溫，高壓；
3、安全防爆，適用于惡劣環(huán)境；
4、無可動部件、無孔洞縫隙設(shè)計，產(chǎn)品無磨損、耐臟污，無須機械維修，使用壽命長；
5、采用微功耗*,電池供電的現(xiàn)場顯示型流量計,可不斷電運行兩年以上；
6、溫壓補償一體化設(shè)計；
7、電流輸出均為電隔離型,具有良好的共模干擾抑制能力；
8、同時顯示流量值與累計流量值,不必輪流切換；
9、采用抗振動探頭，有效消除外界振動影響；
10、采用分體式信號轉(zhuǎn)換器，電纜 長100米；
11、量程比寬達20：1；
12、儀表整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，動態(tài)測量范圍寬，壓力損失??；
13、表體采用不銹鋼材質(zhì)，可適用于腐蝕性介質(zhì)的測量；
14、蒸汽流量計現(xiàn)場液晶顯示，脈沖、4～20mA輸出或485通迅，可與工業(yè)自動化系統(tǒng)連接。
五、
蒸汽流量計主要技術(shù)指標(biāo)表 ( 一 )
| 公稱通徑 (mm) | 25 ， 40 ， 50 ， 65 ， 80 ， 100 ， 125 ， 150 ， 200 ， 250 ， 300 ， (300 ～ 1000 插入式 ) |
| 公稱壓力 (MPa) | DN25-DN200 4.0(>4.0 協(xié)議供貨 ) ， DN250-DN300 1.6(>1.6 協(xié)議供貨 ) |
| 介質(zhì)溫度 (℃) | 壓電式： -40 ～ 260 ， -40 ～ 320 ；電容式： -40 ～ 300, -40 ～ 400 ， -40 ～ 450 （協(xié)議訂貨） |
| 本體材料 | 1Cr18Ni9Ti ， ( 其它材料協(xié)議供貨 ) |
| 允許振動加速度 | 壓電式 : 0.2g 電容式 :1.0 ～ 2 .0g |
| 度 | ±1%R ， ±1.5%R ， ±1FS ；插入式： ±2.5%R ， ±2.5%FS |
| 范圍度 | 1 ： 6 ～ 1 ： 30 |
| 供電電壓 | 傳感器： +12V DC ， +24V DC ；變送器： +12V DC ， +24V DC ；電池供電型： 3.6V 電池 |
| 輸出信號 | 方波脈沖 ( 不包括電池供電型 ) ：高電平 ≥5V ，低電平 ≤1V ；電流： 4 ～ 20mA |
| 壓力損失系數(shù) | 符合 JB/T9249 標(biāo)準(zhǔn) Cd≤2.4 |
| 防爆標(biāo)志 | 本安型： ExdⅡia CT2-T5 隔爆型： ExdⅡCT2-T5 |
| 防護等級 | 普通型 IP65 潛水型 IP68 |
| 環(huán)境條件 | 溫度 -20℃ ～ 55℃ ，相對濕度 5% ～ 90% ，大氣壓力 86 ～ 106kPa |
| 適用介質(zhì) | 氣體、液體、蒸汽 |
| 傳輸距離 | 三線制脈沖輸出型： ≤ 300m ，兩線制標(biāo)準(zhǔn)電流輸出型 (4 ～ 20mA) ：負載電阻 |
1 ．氣體： 常溫常壓空氣， t= 20℃ ， P=0.1MPa （絕壓）， ρ= 1.205 kg /m 3 ， υ=15×10 -6 m 2 /s 。
2 ．液體： 常溫水， t= 20℃ ， ρ= 998.2kg /m 3 ， υ=1.006×10 -6 m 2 /s 。
（二）蒸汽流量計確定流量范圍和儀表口徑的基本步驟：
1 ． 明確以下工作參數(shù)。
（ 1 ）被測介質(zhì)的名稱、組份
（ 2 ）工作狀 流量
（ 3 ）介質(zhì) 高壓力和溫度
（ 4 ）工作狀態(tài)下介質(zhì)的粘度
2 ． 渦街流量儀表測量的是介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量，因此應(yīng)先根據(jù)工藝參數(shù)求出介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量 , 相關(guān)公式如下：
（ 1 ）已知氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量，可通過以下公
式求出工況體積流量
公式（ 3 ）
(2) 已知氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度ρ，可通過以下公
式求出工況密度
公式（ 4 ）
（ 3 ）已知質(zhì)量流量 Q m 換算為體積流量 Q v
公式（ 5 ）
式中：
Q v ： 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的體積流量 (m 3 /h)
（ Q v = 3600f /K K: 儀表系數(shù) ）
Q o ： 介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量 (Nm 3 /h)
Q m ： 質(zhì)量流量 (t/h)
ρ： 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的密度 (kg/m 3 )
ρ o ：介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度 (kg/m 3 ) ，常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度，見表（三）
P ： 工況狀態(tài)表壓 (MPa)
t ： 工況狀態(tài)溫度 (℃)
3 ．儀表下限流量的確定。渦街流量儀表的上限適用流量一般可不計算，渦街流量儀表口徑的選擇主要是對流量下限的計算。下限流量的計算應(yīng)該滿足兩個條 小雷諾數(shù)不應(yīng)低于界限雷諾數(shù)（ Re=2×10 4 ）；對于應(yīng)力式渦街流量儀表在下限流量時產(chǎn)生的旋渦強度應(yīng)大于傳感器旋渦強度的允許 值（旋渦強度與升力 ρ v 2 成比例關(guān)系）。這些條件可表示如下：
由密度決定的工況可測下限流量：
由運動粘度決定的線性下限流量：
公式（ 7 ）
式中：
Q ρ ：滿足旋渦強度要 體積流量 (m 3 /h)
ρ 0 : 參比條件下介質(zhì)的密度
Q υ : 滿 線性體積流量 (m 3 /h)
ρ : 被測介質(zhì)工況密度（ kg/m 3 ）
Q 0 : 參比條件下儀 體積流量
(m 3 /h)
υ : 工作狀態(tài)下介質(zhì)的運動粘度 (m 2 /s)
υ o : 參比條件下介質(zhì)的 運動粘度 (m 2 /s)
通過 公式（ 6 ）、（ 7 ）計算出 Q ρ 和 Q ν 。 比較 Q ρ 和 Q ν ， 確定流量儀表可測下限流量和線性下限流量：
Q υ ≥ Q ρ ：可測流量范圍為 Q ρ ～ Qmax , 線性流量范圍為 Q υ ～ Qmax
Q υ < Q ρ ：可測流量范圍和 線性流量范圍為
Q ρ ～ Qmax
Qmax ：渦街流量儀表的上限體積流量 (m 3 /h)
公式（ 6 ） 4 ．儀表上限流量以表 ( 二 ) 中的上限流量為準(zhǔn) . 氣體的上限流速應(yīng)該小于 70m /s, 液體的上限流速應(yīng)該小于 7m /s
5 ． 當(dāng) 用戶測量的介質(zhì)為蒸汽時，常采用的計量單位是質(zhì)量流量，即： t/h 或 Kg/h 。由于蒸汽（過熱蒸汽和飽和蒸汽）在不同溫度和壓力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范圍的確定可由公式 (8) 進行計算得出
公式（ 8 ）
式中：
ρ ： 蒸汽的密度（ kg/m 3 ）
ρ 0 ： 1.205kg /m 3
Q 蒸汽 ：蒸汽質(zhì)量流量（ t/h ）
6 ．計算壓力損失，檢測 壓力損失對工藝管線是否有影響 ，公式 ( 單位： Pa) ：
Δ p= Cd ρ V 2 /2 公式（ 9 ）
式中：
ρ ：工況介質(zhì)密度（ kg/m 3 ） V: 平均流速（ m/s ）
7 ． 被測介質(zhì)為液體時 , 為防止氣化和氣蝕 , 應(yīng)使管道壓力符合以下要求 :
p ≥ 2.7 Δ p+1.3p 0 公式（ 10 ）
式中：
Δ p: 壓力損失（ Pa ）
p 0 ：工作溫度下液體的飽和蒸汽壓（ Pa 絕壓）
Po: 流體的蒸汽壓力 (Pa 絕壓 )
8 ． 渦街流量計不適合測量高粘度液體。當(dāng)計算出的可測流量下限不滿足設(shè)計工藝要求時，應(yīng)該考慮選用其它類型流量計。
9 ．通過計算如果有兩種口徑都可滿足要求，為了提高測量效果、降低造價，應(yīng)選用口徑較小的表。應(yīng)該注意的是，盡可能使常用量處在流量范圍上限的 1/2 ～ 2/3
Δ p: 壓力損失（ Pa ） Cd ：壓力損失系數(shù)
表 ( 二 ) 蒸汽流量計 參比條件下渦街流量傳感器工況流量范圍表
| 儀表口徑 (mm) | 液體 | 氣體 | ||
| 測量范圍 (m 3 /h) | 輸出頻率范圍 (Hz) | 測量范圍 (m 3 /h) | 輸出頻率范圍 (Hz) | |
| 25 | 1.2 ～ 16 | 25 ～ 336 | 8.8 ～ 55 | 190 ～ 1140 |
| 40 | 2 ～ 40 | 10 ～ 200 | 27 ～ 205 | 140 ～ 1040 |
| 50 | 3 ～ 60 | 8 ～ 160 | 35 ～ 380 | 94 ～ 1020 |
| 80 | 6.5 ～ 130 | 4.1 ～ 82 | 86 ～ 1100 | 55 ～ 690 |
| 100 | 15 ～ 220 | 4.7 ～ 69 | 133 ～ 1700 | 42 ～ 536 |
| 150 | 30 ～ 450 | 2.8 ～ 43 | 347 ～ 4000 | 33 ～ 380 |
| 200 | 45 ～ 800 | 2 ～ 31 | 560 ～ 8000 | 22 ～ 315 |
| 250 | 65 ～ 1250 | 1.5 ～ 25 | 890 ～ 11000 | 18 ～ 221 |
| 300 | 95 ～ 2000 | 1.2 ～ 24 | 1360 ～ 18000 | 16 ～ 213 |
| (300) | 100 ～ 1500 | 5.5 ～ 87 | 1560 ～ 15600 | 85 ～ 880 |
| (400) | 180 ～ 3000 | 5.6 ～ 87 | 2750 ～ 27000 | 85 ～ 880 |
| (500) | 300 ～ 4500 | 5.6 ～ 88 | 4300 ～ 43000 | 85 ～ 880 |
| (600) | 450 ～ 6500 | 5.7 ～ 89 | 6100 ～ 61000 | 85 ～ 880 |
| (800) | 750 ～ 10000 | 5.7 ～ 88 | 11000 ～ 110000 | 85 ～ 880 |
| (1000) | 1200 ～ 1700 | 5.8 ～ 88 | 17000 ～ 170000 | 85 ～ 880 |
| >(1000) | 協(xié)議 | 協(xié)議 | ||
表 ( 三 ) 蒸汽流量計 常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度（ 0℃ ，絕壓 P=0.1MPa ）
| 氣體名稱 | 密度 (kg/m 3 ) | 氣體名稱 | 密度 (kg/m 3 ) |
| 空氣 ( 干 ) | 1.2928 | 乙炔 | 1.1717 |
| 氮氣 | 1.2506 | 乙烯 | 1.2604 |
| 氧氣 | 1.4289 | 丙烯 | 1.9140 |
| 氬氣 | 1.7840 | 甲烷 | 0.7167 |
| 氖氣 | 0.9000 | 乙烷 | 1.3567 |
| 氨氣 | 0.7710 | 丙烷 | 2.0050 |
| 氫氣 | 0.08988 | 丁烷 | 2.7030 |
| 一氧化碳 | 1.97704 | 天然氣 | 0.8280 |
| 二氧化碳 | 1.3401 | 煤制氣 | 0.8020 |
例一：已知氣體壓力和溫度及標(biāo)況下的流量時
某壓縮空氣，標(biāo)況流量范圍為 Q N =1 200-12000Nm 3 /h , 壓力 P=0.7Mpa( 表壓 ) ，溫度 t= 30℃ 。試確定流量計口徑。
步驟一：計算壓縮空氣的工況體積流量
由公式 (3):
工況使用下限體積流量為 :
Q vmin =Q N ×0.101325×(273.15+t)/293.15/ （ P +0.1 ）
=1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/ （ 0.7 +0.1 ）
=157(m 3 /h)
工況使用流量上限為 : Q vmax =1570(m 3 /h)
步驟二：根據(jù)使用工況流量范圍 157 -1570m 3 /h ，查表（二），滿足下限流量條件的流量計為 DN80 、 DN100 和 DN125 ，考慮到上限流量 1270m 3 /h 及使用效果和經(jīng)濟成本，初選 DN100, DN100 流量計的工況流量范圍是 100 -1700m 3 /h ，接近使用流量范圍，初選 DN100 流量計，但應(yīng)具體核算 DN100 流量計在該工況條件下的可測下限流量。核算 DN100 流量計在該工況條件下的可測下限流量：
由公式 (4) 及公式 (6):
=37.46(m 3 /h)
即，流量計在該工況條件下的可測下限流量是
37.46m 3 /h ，遠小于要求的工況下限流量 157m 3 /h ，確定選用 DN100 流量計。
例二：已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時
測量介質(zhì)為過熱蒸汽，蒸汽溫度為 320 ℃ ，壓力為 1.5MPa （絕壓） , 流量范圍為 3t/h ～ 25t/h, 試 確定流量計口徑。
步驟一：計算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍，經(jīng)查附表 ( 二 ), 該狀態(tài)下蒸汽的密度為 : 5.665Kg /m 3 , 由公式 (8) :
=765(m 3 /h)
6379(m 3 /h)
步驟二：根據(jù)等效參比流量范圍 765 -6379m 3 /h ，查表（二），比較適合該流量范圍為 DN200 口徑。
二．儀表的安裝設(shè)計
儀表的正確安裝是保障儀表正常運行的重要環(huán)節(jié)，若安裝不當(dāng)，輕則影響儀表的使用精度，重則會影響儀表的使用壽命，甚至?xí)p壞儀表。
安裝環(huán)境要求：
盡可能避開強電設(shè)備、高頻設(shè)備、強開關(guān)電源設(shè)備。儀表的供電電源盡可能與這些設(shè)備分離。
避開高溫?zé)嵩春洼椛湓吹闹苯佑绊憽Ｈ舯仨毎惭b，須有隔熱通風(fēng)措施。
避開高濕環(huán)境和強腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝，須有通風(fēng)措施。
渦街流量儀表應(yīng)盡量避免安裝在振動較強的管道上。若必須安裝，須在其上下游 2D 處加設(shè)管道緊固裝置，并加防振墊，加強抗振效果。
儀 裝在室內(nèi)，安裝在室外應(yīng)注意防水，特別注意在電氣接口處應(yīng)將電纜線彎成 U 形，避免水順著電纜線進入放大器殼內(nèi)。
儀表安裝點周圍應(yīng)該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護。
儀表管道安裝要求：
渦街流量儀表對安裝點的上下游直管段有一定要求，否則會影響介質(zhì)在管道中的流場，影響儀表的測量精度。儀表的上下游直管段長度要求見圖 ( 三 )
DN 為儀表工稱口徑 單位 :mm
圖 ( 三 )
注 : 調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游 , 而應(yīng)安裝在渦街流量儀表的下游 10D 處。
上、下游配管內(nèi)徑應(yīng)相同。如有差異，則配管內(nèi)徑 Dp 與渦街儀表表體內(nèi)徑 Db, 應(yīng)滿足以下關(guān)系
0.98Db≤Dp≤1.05Db
上、下游配管應(yīng)與流量儀表表體內(nèi)徑同心，它們之間的不同軸度應(yīng)小于 0.05Db
儀表與法蘭之間的密封墊，在安裝時不能凸入管內(nèi)，其內(nèi)徑應(yīng)比表體內(nèi)徑大 1 -2mm
測壓孔和測溫孔的安裝設(shè)計。被測管道需要安裝溫度和壓力變送器時，測壓孔應(yīng)設(shè)置在下游 3-5D 處，測溫孔應(yīng)設(shè)置在下游 6-8D 處，見圖（七）。 D 為儀表工稱口徑，單位： mm
儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。
測量氣體時，在垂直管道安裝儀表，氣體流向不限。但若管道內(nèi)含少量液體，為了防止液體進入儀表測量管，氣流應(yīng)自下而上流動，如圖（四） a 所示
測量液體時，為了保證管內(nèi)充滿液體，所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時，應(yīng)該保證液體流動方向從下而上。若管道內(nèi)含少量氣體，為了防止氣體進入儀表測量管，儀表應(yīng)安裝在管線的較低處
如圖（四） b 所示
在管道上用氣焊開一個略小于φ 100mm 的圓孔，并把圓孔周圍毛刺清除干凈，以保證測頭旋轉(zhuǎn)流利
• 在管道圓孔處焊上廠家提供的法蘭，要求法蘭軸線與管道軸線垂直。 將球閥及傳感器安裝在焊接好的發(fā)蘭上。
調(diào)節(jié)絲杠，使插入深度符合要求（保證測頭中心軸線和管道中心軸線重合），流體流向必須與方向標(biāo)上的指示箭頭保持一致。
均勻擰緊壓蓋上的螺絲。 ( 注：壓蓋的松緊程度決定儀表的密封程度和絲杠能否旋動 )
檢查各環(huán)節(jié)是否完成好，慢慢打開閥門觀察是否有泄漏（需特別注意人身安全）若有泄露請重復(fù)步驟 5 、 6
儀表配線設(shè)計及參數(shù)設(shè)置
第三部分 : 儀表配線設(shè)計
一 . 輸出頻率信號的三線制渦街流量儀表配線設(shè)計
輸出頻率信號的三線制流量傳感器采用 DC24V 或 DC12V 電源供電，一般通過三芯屏蔽電纜線 (RWP3 × 0.5mm ) 與顯示儀表或計算機相連，屏蔽層應(yīng)可靠地接到放大器殼的接地螺絲上。屏蔽電纜線的選擇應(yīng)適合現(xiàn)場環(huán)境要求，另外屏蔽電纜線要與其它強功率電力線分離，不能平行走線。傳感器端子接線見圖（八）
二．輸出標(biāo)準(zhǔn) 4 ~ 20mA 電流信號的兩線制渦街流量儀表配線設(shè)計
輸出標(biāo)準(zhǔn) 4 ~ 20mA 電流信號的兩線制變送器采用 DC24V 電源供電，一般通過兩芯屏蔽電纜線 (RWP3 × 0.5mm ) 與顯示儀表或計算機相連，屏蔽層應(yīng)可靠地接到放大器殼的接地螺絲上。屏蔽電纜線的選擇應(yīng)適合現(xiàn)場環(huán)境要求，另外屏蔽電纜線要與其它強功率電力線分離，不能平行走線。變送器端子接線見圖（九）
三．帶 RS-485 通訊接口功能的渦街流量儀表配線設(shè)計
帶 RS-485 通訊功能的渦街流量儀表采用 DC24V 電源供電，與其它設(shè)備之間采用四線制傳輸方式。儀表
端子接線見圖（十）
