蒸汽流量計工作原理是由設計在流場中的旋渦發生體、檢測探頭及相應的電子線路等組成。當流體流經旋渦發生體時，它的兩側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系式：f = St × V/d 式中:
f 渦街發生頻率 （Hz）
V 旋渦發生體兩側的平均流速（m/s ）
St 斯特羅哈爾系數（常數）
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，便產生一系列交變電信號，經過前置放大器轉換、整形、放大處理后，輸出與旋渦同步成正比的脈沖頻率信號（或標準信號）。
三、流量計使用選擇及應用：
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的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量。
4、廣泛應用于石油、化工、冶金、機械、造紙，以及城市管道供熱、供水、煤氣等行業的各種低黏度液體、氣體、蒸汽等單相流體的工藝計量和節能管理。
四、蒸汽流量計主要特點：
1、可在很寬的流量范圍內 量氣體、液體和蒸汽的流量而不受流體物理性質的影響；
2、不受溫度、壓力的影響，同時不易堵，不易卡，不易結垢，耐高溫，高壓；
3、安全防爆，適用于惡劣環境；
4、無可動部件、無孔洞縫隙設計，產品無磨損、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、采用分體式信號轉換器，電纜 長100米；
11、量程比寬達20：1；
12、儀表整體結構設計合理，動態測量范圍寬，壓力損失小；
13、表體采用不銹鋼材質，可適用于腐蝕性介質的測量；
14、蒸汽流量計現場液晶顯示，脈沖、4～20mA輸出或485通迅，可與工業自動化系統連接。
五、
蒸汽流量計主要技術指標表 ( 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 協議供貨 ) ， DN250-DN300 1.6(>1.6 協議供貨 ) |
| 介質溫度 (℃) | 壓電式： -40 ～ 260 ， -40 ～ 320 ；電容式： -40 ～ 300, -40 ～ 400 ， -40 ～ 450 （協議訂貨） |
| 本體材料 | 1Cr18Ni9Ti ， ( 其它材料協議供貨 ) |
| 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 | 符合 JB/T9249 標準 Cd≤2.4 |
| 防爆標志 | 本安型： ExdⅡia CT2-T5 隔爆型： ExdⅡCT2-T5 |
| 防護等級 | 普通型 IP65 潛水型 IP68 |
| 環境條件 | 溫度 -20℃ ～ 55℃ ，相對濕度 5% ～ 90% ，大氣壓力 86 ～ 106kPa |
| 適用介質 | 氣體、液體、蒸汽 |
| 傳輸距離 | 三線制脈沖輸出型： ≤ 300m ，兩線制標準電流輸出型 (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。
（ 1 ）被測介質的名稱、組份
（ 2 ）工作狀 流量
（ 3 ）介質 高壓力和溫度
（ 4 ）工作狀態下介質的粘度
2 ． 渦街流量儀表測量的是介質的工作狀態體積流量，因此應先根據工藝參數求出介質的工作狀態體積流量 , 相關公式如下：
（ 1 ）已知氣體標準狀態體積流量，可通過以下公
式求出工況體積流量
公式（ 3 ）
(2) 已知氣體標準狀態密度ρ，可通過以下公
式求出工況密度
公式（ 4 ）
（ 3 ）已知質量流量 Q m 換算為體積流量 Q v
公式（ 5 ）
式中：
Q v ： 介質在工況狀態下的體積流量 (m 3 /h)
（ Q v = 3600f /K K: 儀表系數 ）
Q o ： 介質在標準狀態下的體積流量 (Nm 3 /h)
Q m ： 質量流量 (t/h)
ρ： 介質在工況狀態下的密度 (kg/m 3 )
ρ o ：介質在標準狀態下的密度 (kg/m 3 ) ，常用氣體介質的標準狀態密度，見表（三）
P ： 工況狀態表壓 (MPa)
t ： 工況狀態溫度 (℃)
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。下限流量的計算應該滿足兩個條 小雷諾數不應低于界限雷諾數（ Re=2×10 4 ）；對于應力式渦街流量儀表在下限流量時產生的旋渦強度應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 : 參比條件下介質的密度
Q υ : 滿 線性體積流量 (m 3 /h)
ρ : 被測介質工況密度（ kg/m 3 ）
Q 0 : 參比條件下儀 體積流量
(m 3 /h)
υ : 工作狀態下介質的運動粘度 (m 2 /s)
υ o : 參比條件下介質的 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 . 氣體的上限流速應該小于 70m /s, 液體的上限流速應該小于 7m /s
5 ． 當 用戶測量的介質為蒸汽時，常采用的計量單位是質量流量，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 ：工況介質密度（ kg/m 3 ） V: 平均流速（ m/s ）
7 ． 被測介質為液體時 , 為防止氣化和氣蝕 , 應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。當計算出的可測流量下限不滿足設計工藝要求時，應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，應選用口徑較小的表。應該注意的是，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
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) | 協議 | 協議 | ||
表 ( 三 ) 蒸汽流量計 常用氣體介質的標準狀態密度（ 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況下的流量時
某壓縮空氣，標況流量范圍為 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，經查附表 ( 二 ), 該狀態下蒸汽的密度為 : 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．儀表的安裝設計
儀表的正確安裝是保障儀表正常運行的重要環節，若安裝不當，輕則影響儀表的使用精度，重則會影響儀表的使用壽命，甚至會損壞儀表。
安裝環境要求：
盡可能避開強電設備、高頻設備、強開關電源設備。儀表的供電電源盡可能與這些設備分離。
避開高溫熱源和輻射源的直接影響。若必須安裝，須有隔熱通風措施。
避開高濕環境和強腐蝕氣體環境。若必須安裝，須有通風措施。
渦街流量儀表應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 處加設管道緊固裝置，并加防振墊，加強抗振效果。
儀 裝在室內，安裝在室外應注意防水，特別注意在電氣接口處應將電纜線彎成 U 形，避免水順著電纜線進入放大器殼內。
儀表安裝點周圍應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 : 調節閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游 , 而應安裝在渦街流量儀表的下游 10D 處。
上、下游配管內徑應相同。如有差異，則配管內徑 Dp 與渦街儀表表體內徑 Db, 應滿足以下關系
0.98Db≤Dp≤1.05Db
上、下游配管應與流量儀表表體內徑同心，它們之間的不同軸度應小于 0.05Db
儀表與法蘭之間的密封墊，在安裝時不能凸入管內，其內徑應比表體內徑大 1 -2mm
測壓孔和測溫孔的安裝設計。被測管道需要安裝溫度和壓力變送器時，測壓孔應設置在下游 3-5D 處，測溫孔應設置在下游 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。但若管道內含少量液體，為了防止液體進入儀表測量管，氣流應自下而上流動，如圖（四） a 所示
測量液體時，為了保證管內充滿液體，所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時，應該保證液體流動方向從下而上。若管道內含少量氣體，為了防止氣體進入儀表測量管，儀表應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蘭上。
調節絲杠，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 )
檢查各環節是否完成好，慢慢打開閥門觀察是否有泄漏（需特別注意人身安全）若有泄露請重復步驟 5 、 6
儀表配線設計及參數設置
第三部分 : 儀表配線設計
一 . 輸出頻率信號的三線制渦街流量儀表配線設計
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，屏蔽層應可靠地接到放大器殼的接地螺絲上。屏蔽電纜線的選擇應適合現場環境要求，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．輸出標準 4 ~ 20mA 電流信號的兩線制渦街流量儀表配線設計
輸出標準 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，屏蔽層應可靠地接到放大器殼的接地螺絲上。屏蔽電纜線的選擇應適合現場環境要求，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，與其它設備之間采用四線制傳輸方式。儀表
端子接線見圖（十）
