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渦街流量計測量污水流量的優(yōu)缺點分析

來源:銘宇儀表(淮安)有限公司   2016年10月08日 15:53  

淺析渦街流量計測量污水流量的優(yōu)缺點:

渦街流量計作為一種新型流量計,80年代中期以來發(fā)展較快,它在流量測量方面有著諸多的優(yōu)點和長處,在現(xiàn)代流量測量中應用越來越廣泛。在國內使用渦街流量計進行流量測量也愈來愈得到重視,目前我國已有性能優(yōu)良并有自主知識產權的產品系列。渦街流量計是基于流體振動發(fā)展起來的,根據旋渦的不同,檢測方式從熱絲式、熱敏式逐漸發(fā)展了應力式、磁敏式及差動開關電容式、超聲波式等。渦街流量計幾乎可用于一切可形成旋渦列的場合,不僅可用于封閉的管道,還可用于開放的溝槽。與渦輪流量計相比,渦街流量計沒有可動的機械部件,維護工作量小,儀表常數穩(wěn)定;與孔板式流量計相比,渦街流量計測量范圍大,壓力損失小,準確度高,安裝與維護簡單。但渦街流量計的環(huán)境相關參數較多,容易在使用現(xiàn)場被忽略而影響流量計性能的正確發(fā)揮。

渦街流量計的原理是在流量計管道中,蒸汽流量計設置一滯流件,當流體流經滯流件時,由于滯流件表面的滯流作用等原因,在其下游會產生兩列不對稱的旋渦,這些旋渦在滯流件的側后方分開,形成所謂的卡門(Karman)旋渦列,兩列旋渦的旋轉方向是相反的,卡門從理論上證明了當h/L=0.281(h為兩旋渦列之間的寬度,L為兩個相鄰旋渦間的距離)時,旋渦列是穩(wěn)定的,在此情況下,產生旋渦的頻率f與流量計管道中流體流速υ的關系為:

f =sv/d (5)

v=df/s (6)

式中 d ——圓柱形滯流件的直徑;

s——無量綱常數,稱為Strouhal數,與流體流動狀態(tài)的雷諾數Re有關。

流量計圓截面管道的雷諾數Re為:

(7)

式中 υ——流體的流速,m/s;

ρ——流體的密度,kg/m3;

μ——流體的動力粘度,kg?m-1/s。

而流體的流量:

Q=A *v

從上式可見,渦街流量計選型設計完畢,蒸汽流量計流量Q不僅與f有關,而且與雷諾數Re也有關。雷諾數Re是表征粘性流體流動性的一個無量綱數,其物理意義是流體流動的慣性力與粘滯力的比值。因此,流體的流動狀態(tài)對渦街流量計的使用也有一定的影響。如果環(huán)境參數對流體流動狀態(tài)有影響也會影響到渦街流量計的使用性能。

經過實踐,如下幾個方面對渦街流量計的使用都有影響,應對這些問題進行分析。

(1) 渦街流量計的測量范圍較大,一般10:1,但測量下限受許多因素限制:Re>10 000是渦街流量計工作的z基本條件,除此以外,它還受旋渦能量的限制,介質流速較低,則旋渦的強度、旋轉速度也低,難以引起傳感元件產生響應信號,旋渦頻率f也小,還會使信號處理發(fā)生困難。測量上限則受傳感器的頻率響應(如磁敏式一般不超過400Hz)上海流量計和電路的頻率限制,因此設計時一定要對流速范圍進行計算、核算,根據流體的流速進行選擇。使用現(xiàn)場環(huán)境條件復雜,選型時除注意環(huán)境溫度、濕度、氣氛等條件外,還要考慮電磁干擾。在強干擾如高壓輸電電站、大型整流所等場合,磁敏式、壓電應力式等儀表不能正常工作或不能準確測量。

(2) 振動也是該類儀表的一大勁敵。因此在使用時注意避免機械振動,尤其是管道的橫向振動(垂直于管道軸線又垂直旋渦發(fā)生體軸線的振動),這種影響在流量計結構設計上是無法抑制和消除的。由于渦街信號對流場影響同樣敏感,故直管段長度不能保證穩(wěn)定渦街所必要的流動條件時,是不宜選用的。即使是抗振性較強的電容式、超聲波式,保證流體為充分發(fā)展的單向流,也是不可忽略的。

(3) 介質溫度對渦街流量計的使用性能也有很大的影響。如壓力應力式渦街流量計不能長期使用在300℃狀態(tài)下,因其緣阻抗會由常溫下的10 MΩ~100 MΩ急降至1 MΩ~10 KΩ,輸出信號也變小,導致測量性惡化,對此宜選用磁敏式或電容式結構。在測量系統(tǒng)中,傳感器與轉換器宜采用分離安裝方式,以免長期高溫影響儀表可靠性和使用壽命。

渦街流量計是一種比較新型的流量計,處于發(fā)展階段,還不很成熟,如果選擇不當,性能也不能很好發(fā)揮。只有經過合理選型、正確安裝后,還需要在使用過程中認真定期維護,不斷積累經驗,提高對系統(tǒng)故障的預見性以及判斷、處理問題的能力,從而達到令人滿意的效果。

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