涡街流量计
涡街流量计(英文称:vortex-shedding flowmeter)也称之为旋涡量计或卡门涡街流量计。涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的测量仪器。
涡街流量计由以下6部分组成:变送器壳体;涡街发生体;信号检测器;输出放大器;脉冲整形器;输入放大器。
涡街流量计的原理
在流体中设置三角柱型旋涡发生体,则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。
涡街流量计
涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的,流体在管道中经过涡街流量变送器时,在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡,旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关,可用下式表示:
f=Stv/d
式中:f为旋涡的释放频率,Hz;v为流过旋涡发生体的流体平均速度,m/s;d为旋涡发生体特征宽度,m;St为斯特罗哈数,无量纲,它的数值范围为0.14-0.27。
St是雷诺数的函数,St=f(l/Re)。
当雷诺数Re在102~105范围内,St值约为0.2,因此,在测量中,要尽量满足流体的雷诺数在102~105,旋涡频率f=0.2v/d。
由此可知,通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v,再由式q=vA可以求出流量q,其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。
涡街流量计的分类
涡街流量计可分为电容式涡街流量计和压电式涡街流量计,下面对此作解释:
电容式涡街流量计 :电容式涡街流量传感器的探头是由一对差动电容组成。旋涡发生体产生的旋涡作用力交替作用在探头两侧,使探头的差动电容发生差值变化,经放大器转换成流量 电脉冲信号。独特的内部结构使探头具有良好的抗振性能和可测量最小流量。探头电容极板的基体采用进口陶瓷在一千多度的高温下成型,故抗高温特性好,核心部件的工艺、结构使可靠性更高。智能传感器具有气、液通用性,通频带自动跟踪,无须电位器或拨动开关调节整频带和灵敏度,无零漂移,量程自由设定,真正实现 了现场免调试。该电路对不同振动频率有抑制作用,增强抗振性能、有线性化功能。
压电式涡街流量计 :应力式涡街流量计是速度式流量计的一种,它以卡门涡街理论为基础,采用压电晶体检测流体通过管道内的三角柱时所产生的旋涡频率,从而测量出流体的流量。结构简单牢固,无运动磨损部件,使用寿命长,测量精度高,量程宽,阻力损失小。
涡街流量计的特性
涡街流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、 液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。它具有以下特点:
1.涡街流量计结构简单牢固,无可动部件,长期运行十分可靠;
2.维护十分方便,安装费用低;其传感器不直接接触介质,性能稳定,寿命长;
3.输出与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移,精度高,并方便与计算机联网;测量范围宽,量程比可达1:10;
4.压力损失小,运行费用低,更具节能意义;
5.在一定的雷诺数范围内,输出信号频率不受流体物理性质和组分变化影响,仪表系数仅与漩涡发生体的形状和尺寸有关,测量流体的体积流量无需补偿,调换配件后无需重新标定仪表的系数;
6.应用范围广,气体、液体、蒸汽的流量均可测量。
但涡街流量计也存在一定的局限性:
①涡街流量计是一种速度式流量计,漩涡分离的稳定性受流速影响,故它对直管段有一定的要求,一般是前10D、后5D;
②测量气体时,上限流速受介质可压缩性变化的限制,下限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制,蒸汽是8~25m/s;
③测量液体时,上限流速受压损和气蚀现象限制,一般是0.5~8m/s;
④采用压电晶体作为检测传感器,故其受温度的限制,一般为-40~+300℃;
⑤涡街流量计对振动较为敏感,故在振动较大的管道安装流量计时,管道要有一定的减震措施。
综上所述,涡街流量计有压电式和电容式,同时它们的定义各都不同,并且涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的,同时,旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关等等。这些知识我们要得去了解涡街流量计的知识才行,就如涡街流量计的特性、工作原理、结构等。因为这样我们才能掌握涡街流量计的内容。
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