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涡街流量计该怎么选型

    随着流量计量技术的发展,涡街流量计得到了越来越多的应用,但由于这种流量计的使用时间较短,在实际选用中往往会遇到许多问题,文章简述了涡街流量计的工作原理,并给出了具体的选型使用建议。

    涡街流量计是具有当代先进水平的全新流量仪表,它是70年代末,80年代初发展起来的一种自然振荡型流量计,自从问世以来便以崭新的原理和结构 表现出其他仪表*的优越性,它具有结构简单,安装维护方便,适用流体种类多,准确度较高,流量范围宽,压力损失小等优点,在很短的时间内就得到了大 量的应用。但由于应用时间短,在应用方面理论研究和实践经验较少,根据我厂多年的使用实践证明,合理的选型使用是应用好这种流量计的关键。

1流量计的工作原理

    一个非线性物体置于流场中便会在物体的后方交替分离释放出两列规则的交错旋涡,这种旋涡称为“卡门涡街”。

 

    非流线型物体称为旋涡发生体,在一定的流量范围内,旋涡分离频率正比于管道内的平均流速(流量),通过各种形式检测出旋涡分离频率了可以测出流体的流量,设被测介质来流的平均流速。,旋涡发生体的迎流面宽度为d,则有如下关系式:

 

式中f为涡街频率;d为旋涡发生体宽度;,为来流速度;s,为斯特劳哈尔数;d为表体通径。

s,为一无量纲数,对于一定的旋涡发生体,斯特劳哈尔数s;与雷诺数r。

 

当雷诺数r。在2x104一7xro“范围内时斯特劳哈尔数s,可以认为是常数。

由式(1)可知,在旋涡发生体迎流面宽度d和斯特劳哈尔数5;为己知条件下,可以通过测量传感器的分离频率而确定管道内流体平均流速。和体积流量。

2涡街流量计的选用

    在选用涡街流量计时,首先要注意到测量介质的温度和压力,所选用的仪表必须能适应实际状态的温度和所承受的压力。其次要选择合适的口径,如果口 径选择过大,不仅提高了成本,而且也不能发挥流量计的能力,测量数据不准;如果选择口径过小,则压降过大,或者出现空穴现象,这都将影响仪表准确度。另外 超速还能影响仪表寿命,导致机械损坏。在涡街流量计选型之前,应对管道介质的流量进行核算,以确定实际工作流量是否会超出所选流量计的测量范围。一般情况 下,管内的zui大工作流量(流速)是不会超出涡街流量计的测量上限(空气50耐s,蒸气70耐s,水7m/s)。因此,只需对管道介质的zui小流量进行核算。

    如果涡街流量计是用于气体测量,由于涡街流量计测量的是使用状态下的体积流量,而一般提供的流量值往往是标准状态下的流量值,因此,首先需将标准状态换算为工作状态(液体因是不可压缩性流体,一般不考虑这种状态)。换算公式如下:

 

式中q。为工作状态流量,m3/h;q。为标准状态流量,扩/h;p,为工作状态压力,pa;今为工作状态温度,℃;t。为标准状态温度,℃(注,t。一般是20℃)。

涡街流量计的zui小流量一般受如下因素的限制:

    (l)受流场的雷诺数的限制,前面讲过,当流场的雷诺数r。>2x104时,斯特劳哈尔数sr才是一个常数,产生的旋涡频率与流速成线性 关系,所以,雷诺数re>2x104是涡街流量计的工作基本条件,当雷诺数r。<2x104时,即使有旋涡产生并且能被检测,此流量计的测量 数据也是有误的。

    (2)旋涡能量的限制,流体介质流速较低时,旋涡强度不够(旋涡强度与升力砂’成比例关系),旋涡的旋转速度也低,不能产生足够的升力,对于压 电检测,尤其是磁敏式检测,能量不足以引起敏感元件变形或振动,不能产生信号,即使雷诺数r。能满足检测要求也不能实现检测,仪表仍不能工作。

    (3)测量液体介质,还应检查zui小工作压力是否高于工作温度下的饱和蒸汽压,即是否产生气穴现象,若产生气穴现象,流量计无法工作,即使能工作,测量值则偏大。

    以上参数,厂家在说明书中一般均有说明,但一般厂家给出的zui小的流量是在特定的校准状态下(液体:常温 水,‘=20℃,。=995.zkg/m,,,=1.006/ro一6m2/s;气体:常温空气,t二20℃,p=0.impa,夕=l.zoskg /m,,卜二15/10一“mz/s给出的。

 

△p为zui大流量时传感器的压力损失

 

c。二2一2.6(阻力系数,各厂均有说明)

。为管道平均流速,m/s;p、为工作温度下液体的饱和蒸气压,pa。

比较(。fmin)。和(、。m、。),,选择较大的一个流量即为该工况下的流量下限,用这个流量下限去选择流量计。如果两种口径都能满足测量 范围时,为使管道内的流速大一些尽可能选择口径小的传感器。同时,流量范围的确定还应检查是否在仪表的工作范围,尽量要使流量计工作在上限流量的 1/2一2/3处zui为理想。

    还有,在某些情况下,例如测量液体和大口径管道的时候,旋涡的频率是很低的,对于过低的频率信号,电路放大滤波和整形都会发生困难,测量的上限则受到传感器的频率响应和电路的响应的限制。

    所有各种仪表都有自己的特点,也必然有局限性,为了实现正确的计量,在选用涡街流量计时,同时应注意涡街流量计的各种传感器型式各有自己的特 点。热敏式传感器仪表灵敏度高,测量范围大,下限流速低,在气体测量,尤其密度较小的气体测量时,能显示出其独特的优越性,但耐腐蚀性、耐脏污性不够理 想。压电式仪表灵敏度较好,传感器信号输出幅度大,耐赃污性好,缺点是抗系统振动差一些,磁敏式仪表的zui大优点是可以测量高温介质,zui高可达427℃,是 测量高温蒸汽的理想仪表,耐腐蚀性也较好,相比之下,灵敏度和测量范围不如热敏式和压电式。要掌握各种传感器的优缺点,扬长避短,正确选用,发挥仪表的特 长和优势。

3结束语

    涡街流量计所具有的很多优点使涡街流量仪表成为这ro年来发展zui为迅速的流量技术之一。但是,由于有前面所说的一些限制,在一些苛刻的场合,涡 街流量计的应用还是受到一定限制。幸运的是,在过去的几年中,涡街流量计的设计有了长足的进步,技术水平有了很大的提高,一些限制己得到初步克服,将来, 随着流量技术的不断发展,涡街流量计必将得到更为广阔的应用。

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