渦街流量計的測量現場應用:
在定的流動條件下,一部分流體動能會轉化為流體振動,其振動頻率與流速(流量)有確定的比例關系,依據這種原理工作的流量計稱為流體振動流量計目前流體振動流量計有三類:渦街流量計、旋進(旋渦進動)流量計和射流流量計渦街流量計具有以下一些點:
①輸出為脈沖頻率,其頻率與被測流體的實際體積流量成正比,不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響;
②測量范圍寬,一般范圍度可達10:1以上;
③度為中上水平;
④無可動部件,可靠性高;
⑤結構簡單牢固,安裝方便,維護費較低;
⑥應用范圍廣泛,可適用液體、氣體和蒸汽
渦街流量計的工作原理
在流體中設置旋渦發生體(阻流體),從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街,旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列根據卡曼渦街原理。
與旋渦發生體、管道的幾何尺寸有關外,還與斯勞哈爾數有關斯勞哈爾數為無量綱參數,它與旋渦發生體形狀及雷諾數有關,為圓柱狀旋渦發生體的斯勞哈爾數與管道雷諾數的關系可見,在ReD=2×104~7×106的范圍內,可視為常數,這是儀表正常工作范圍當測量氣體流量。
斯勞哈爾數與雷諾數關系曲線
渦街流量計輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響,即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關但是在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量,這時流量計應同時監測體積流量和流體密度,流體物性和組分就會對流量計量產生直接影響。
渦街流量計由傳感器和轉換器兩部分組成,如圖3所示傳感器包括旋渦發生體(阻流體)、檢測元件、儀表表體等;轉換器包括前置放大器、濾波整形電路、DAC、輸出接口電路、端子、支架和防護罩等近年來智能式流量計還把微處理器、顯示通信及其他功能模塊裝在轉換器內。
在現場中的應用
1 現場應用
渦街流量計適用的流體比較廣泛,但不適用于低雷諾數(ReD≤2×104)流體因為在低雷諾數時,斯勞哈爾數隨著雷諾數而變,儀表線性度變差同時,含固體微粒的流體對旋渦發生體的沖刷會產生噪聲,其含有的短纖維若纏繞在旋渦發生體上將改變儀表系數
渦街流量計在混相流體中的應用如下:
①可用于含分散、均勻的微小氣泡,但容積含氣率應小于7%~10%的氣、液兩相流,若容積含氣率超出2%就應對儀表系數進行修正
②可用于含分散、均勻的固體微粒,含量不大于2%的氣固、液固兩相流
③可用于互不溶解的液液(如油和水)兩組分流等
脈動流和旋轉流會對渦街流量計產生嚴重影響如果脈動頻率與渦街頻率頻帶合拍可能引起諧振,破壞正常工作和設備,使渦街信號產生“鎖定(Lock-in)”現象,這時信號會固定于某一頻率“鎖定”與脈動幅值、旋渦發生體形狀及堵塞比等有關。
渦街流量計的度對于液體大致在±0.5%R~±2%R之間,對于氣體在±l%R~±2%R之間,重復性一般為 0.2%~0.5%由于渦街流量計的儀表系數較低,頻率分辨率低,口徑愈大精度愈低,故儀表口徑不宜過大(DN300以下)
范圍度寬是渦街流量計的點,但重要的一點是量程下限的流量數值一般液體平均流速下限為0.5m/s,氣體為4~5m/s渦街流量計的正常流量在正常測量范圍的1/2~2/3處。
渦街流量計的z大優點是儀表系數不受測量介質物性的影響,可以由一種典型介質推廣到其他介質上但由于液、氣的流速范圍差別很大,導致頻率范圍亦差別很大處理渦街信號的放大器電路中,濾波器的通帶不同,電路參數亦不同,因此,同一電路參數不能用于測量不同介質。
另外,氣體和液體的密度差別很大,而旋渦分離時產生的信號強度與密度成正比,因此信號強度差別亦很大液、氣放大器電路的增益、觸發靈敏度等皆不相同,壓電電荷差別大,電荷放大器的參數也不相同即使同為氣體(或液體、蒸汽),隨著介質壓力、溫度、密度不同,使用的流量范圍不同,信號強度亦不同,電路參數同樣要改變因此,一臺渦街流量計不經硬件或軟件修改,改變使用介質或改變儀表口徑是不可行的。
2 安裝注意事項
渦街流量計屬于對管道流速分布畸變、旋轉流和流動脈動等敏感的流量計,因此,對現場管道安裝條件應充分重視,嚴格遵照使用說明書執行。
渦街流量計可安裝在室內或室外如果安裝在地井里,為防止被水淹沒,應選用涎水型傳感器傳感器在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝,但測量液體和氣體時為防止氣泡和液滴的干擾,要注意安裝位置。
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