涡街流量计检测空压机出口流量的应用

本文对中石化洛阳分公司空压车间空分站新增阿特拉斯生产的 ZH-15000 型空压机出口涡街流量计的应用进行简要描述，通过涡街流量计测量原理分析，阐述在空压机出口使用涡街流量计的合理性和必要性。

阿特拉斯 ZH-15000 型空压机于 2014 年开始建设并投入使用，由于其出口管道尺寸 DN250，一般的差压式流量计无法提供精确测量。涡街流量计在这方面完美满足上述要求，并通过温压补偿的方式，做到精确测量。我厂采用 H880TH 型涡街流量计，不但能满足大口径管道的流量测量，同时通过温压补偿的方式，达到对压缩空气流量的准确测量。

1.涡街流量计测量原理

涡街流量计是根据“卡门漩涡”原理制成的新型流量测量仪表。当一稳定的流体流经有一定长度的直管道时，撞击沉浸在流体中的非线性柱体，在流体的下游会产生漩涡（即卡门漩涡）。当流体的雷诺数（Re）在一定的范围内，漩涡的发生规律是稳定可靠的，漩涡发生的频率 F 由公式：F=（St*V）/d 确定。其中，V 为流速；d 为柱体迎流面的宽度； St 为斯特罗哈数。

斯特罗哈数是一个无因次参数，在一定的雷诺数范围内，斯特罗哈数基本上保持不变，这样就可以认为雷诺数在这个范围内卡门漩涡的释放频率与流体的速度成正比。所以由检测出来的频率 F 就可求得流速 V，并由 V 求得体积流量。

2.硬件组成部分

2.1 接线端子板说明

端子板用于接外部电源和输出脉冲，以及外部连接压力传感器和温度传感器。本板卡供电电压范围为 DC12V～32V。

2.2 传感器接口

2.2.1 涡街传感器

接入H880TH 智能温压补偿涡街流量计板卡的插座XT[2P的绿色端子]。

2.2.2 压力传感器

压力传感器连接到主板插座 XF3 的 I+、I-，A+、A-，其中 I+、I-用于连接传感器的供电输入端，A+、A-是传感器信号输出端。要求压力传感器的桥路阻抗最好在 3～6K 欧姆之间。本电路给扩散硅传感器的供电电流约在 0.3mA，只要传感器输出不超过 50mV@0.3mA 就可以使用。

2.2.3 温度传感器

温度传感器使用 PT1000，支持两线制接法。接入 XF5 的T+和 T-。

3 显示

本仪表为全 LED 显示面板，正常显示时，上行显示瞬时流量，下行显示累积流量。在正常显示状态，可通过短按 M 键，选择在下行显示频率、压力、温度、密度、电流、百分比，显示 8S 后返回累积流量。

4 现场仪表组态

本产品支持 “三按键”操作模式，其中“Z”键用于进入按键设置或退出组态；“S”键用于下翻和数字移动；“M”键短按用于上翻和数字加一，长按（三秒）用于进入设置和确定。

4.1 组态进入与推出

在“正常显示”状态，按“Z”键，进入“现场组态”。“现场组态”参数可用“直接数字输入”和“菜单选择”方法设置。在“现场组态”状态，按“Z”键，退出“现场组

态”，进入“显示”状态。 4.2 数据设置

4.2.1 “直接数字输入”设置方法（1）长按 M 键至符号闪烁，表示可更改设置。（2）短按 M 键，切换符号。

（3）按 S 键，移位，第一位数字位开始闪烁，表示可修改，短按 M 键，数字加一。

（4）再次按下 S 键，可依次设置第二位到第六位数字，设置方法与第一位完全相同。

（5）设置完第六位数字后，按下 S 键，开始设置小数点。五个小数点同时开始闪烁，表示可以设置小数点，此时短按 M 键，小数点位置循环切换。

（6）在数据设置过程中，任何时刻都可以长按 M 键，以保存设置；或按 Z 键退出设置。

4.2.2 “菜单选择”设置方法（1）长按 M 键至设置内容闪烁，表示可更改设置。

（2）短按 M 键，上翻选项，或按 S 键，下翻选项。（3）在数据设置过程中，长按 M 键至设置内容不闪烁，

以保存设置。

5 仪表系数 K 值

仪表系数 K 值对于涡街流量计来说，是指多少个脉冲对应于 1m3 的流量。目前组态软件中默认的 K 因子，是根据某厂家的发生体确定的。对于不同的发生体，此 K 因子（单位1/m3）差别是相当大的，需要根据实际情况输入。一般，可以根据在一定时间内，标准表输出的脉冲数和被检表输出的脉冲数之间的关系，来确定该被检表时间的 K 因子。对于涡街流量计来说，在不同的流量段，实际 K 因子是有所变化的。也就是说，流量不同时，相同数目的脉冲实际对应的累积流量是有区别的。为了进一步提高涡街流量计的准确性，本电路板提供 2～5 点的 K 值修正。

6 温压补偿

压力传感器使用扩散硅传感器，温度传感器使用 PT1000。在压力传感器校准，或者手动设置“默认工作压力”时，均需要输入“表压”，并且单位固定为 kPa。绝压和表压的关系为：绝压=表压+101.325kPa。在温度传感器校准，或者手动设置“默认工作温度”时，输入单位固定为℃。

在进行压力传感器和温度传感器校准时，必须保证 正确的“压力采集方式”和“流量模式”。可以通过 HART 组态软件的“高级功能”下的“温压传感器”页面完成校准。

7 总结

H880TH 型涡街流量计在应用中满足了大尺寸管道测量气体流量的要求，同时提供准确的瞬时流量和累积流量，该仪表目前运行平稳，维护率低，为生产装置和空压机的平稳运行提供有力保障。