影響渦街流量計(jì)測(cè)量幾個(gè)因素
發(fā)布時(shí)間：2022-08-16 10:48:58
渦街流量計(jì)原理將非流線型堵塞液（BluffBody）垂直插入管道。當(dāng)流體繞著封閉流體流動(dòng)時(shí)，邊界層發(fā)生分離現(xiàn)象，形成規(guī)則的渦列。左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反。這種渦旋稱為卡門渦街， 根據(jù)卡門的研究，這些漩渦大多是不穩(wěn)定的。只有當(dāng)同一排中相鄰兩個(gè)渦的寬度D與距離L之比滿足一個(gè)常數(shù)時(shí)，渦才是穩(wěn)定的（對(duì)于圓柱形渦發(fā)生器，該比值為0.281[2]
根據(jù)卡門渦街原理，渦頻f與管內(nèi)平均速度u的關(guān)系為：式中：U1——旋渦發(fā)生體兩側(cè)的平均速度（ms）；D——旋渦發(fā)生體的特征度；St-Strouhal數(shù)；M-渦流發(fā)生器兩側(cè)的彎曲面積與管道橫截面積之比瞬時(shí)體積流量與渦街頻率的關(guān)系為：1000（2）由上式可知，儀表系數(shù)K為
式中：QV—通過流量計(jì)的體積流量（Ls）；F——流量計(jì)輸出信號(hào)頻率；K—渦街流量計(jì)儀表系數(shù)（1L）
由上式可以看出，當(dāng)st為常數(shù)時(shí)，規(guī)范系數(shù)K只與旋渦發(fā)生體的幾何參數(shù)有關(guān)，而與流體的物理性質(zhì)和組成無關(guān)。因此，渦街流量計(jì)可以同時(shí)測(cè)量液體和氣體[3]。用水標(biāo)定的渦街流量計(jì)可測(cè)量氣體
St數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系可以看出，如果管道中流體的雷諾數(shù)小于5× 103，無法進(jìn)行測(cè)量，因此在選型時(shí)應(yīng)注意渦街流量計(jì)的最小流量限制[4-5]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也有一些能夠補(bǔ)償不同雷諾數(shù)段st值的渦街流量計(jì)生產(chǎn)廠家，如Endress+hause的prowirl73渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)
根據(jù)卡門渦街原理設(shè)計(jì)制造的渦街流量計(jì)，由于設(shè)計(jì)時(shí)間和產(chǎn)生方式不同，檢測(cè)方法和相應(yīng)的檢測(cè)元件也不同，所以結(jié)構(gòu)也不同。以差動(dòng)電容式渦街流量計(jì)為例，在渦街發(fā)生器后面安裝了差動(dòng)電容傳感器。傳感器為圓柱形，工作原理為變距。當(dāng)有液體流過時(shí)，由于卡門渦街的作用，發(fā)電機(jī)后面會(huì)有一個(gè)交變的壓差，使電容傳感器左右擺動(dòng)，使兩側(cè)電容器的電容距離發(fā)生變化，從而改變電容。根據(jù)電容的變化頻率，可以得到渦街頻率。渦街流量計(jì)一般由傳感器和變送器組成。所述傳感器包括：臺(tái)體；渦流發(fā)生器；檢測(cè)元件；轉(zhuǎn)換器包括：前置放大器；濾波整形電路；端子排；存儲(chǔ)單元；顯示單元；通信單元等
渦街的抗振性能主要取決于其檢測(cè)原理。對(duì)于差動(dòng)電容式渦街傳感器，當(dāng)外部管道發(fā)生機(jī)械振動(dòng)或流體沖擊時(shí)，無論振動(dòng)方向如何，電容檢測(cè)元件的內(nèi)外電都會(huì)同時(shí)發(fā)生同一方向的振動(dòng)和變形。因?yàn)閮蓚€(gè)電之間的相對(duì)距離保持不變，所以電容量不變。因此，差分電容渦街流量計(jì)的抗振性能優(yōu)于壓電晶體渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)選型渦街流量計(jì)直徑選擇不同的儀器制造商有不同的選擇方法。根據(jù)相應(yīng)的選取方法，進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，確定直徑。流量計(jì)的直徑不應(yīng)根據(jù)管道直徑盲目選擇。應(yīng)注意流量計(jì)的選擇：
雷諾數(shù)限制：當(dāng)雷諾數(shù)Re<5時(shí)× 當(dāng)908時(shí)，渦街流量計(jì)不能測(cè)量× 當(dāng)st為104時(shí)，st的非線性偏高，測(cè)量值偏差較大；流量限制：測(cè)量液體流量時(shí)，流量為10ms；測(cè)量氣體流量時(shí)，流量為75ms 為了使流量計(jì)的流速更大，渦街流量計(jì)應(yīng)在測(cè)量精度范圍內(nèi)工作，盡量選用小于公稱直徑的流量計(jì)。如果流量計(jì)的直徑過大，流量將在下限運(yùn)行，測(cè)量值將不準(zhǔn)確
傳感器檢測(cè)元件材質(zhì)的選取
在化工場(chǎng)合，許多介質(zhì)時(shí)帶有腐蝕性的，因此在選型時(shí)應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的介質(zhì)選擇相應(yīng)的傳感器材質(zhì)。否則傳感器或旋渦發(fā)生體被腐蝕后，輕者會(huì)影響測(cè)量，重者使儀表無法正常測(cè)量，甚至發(fā)生介質(zhì)泄露的事故。
粘度較大或易沉淀的流體 當(dāng)測(cè)量粘度較大或者易沉淀的流體，會(huì)在渦街發(fā)生體表面有粘附或沉積物時(shí)會(huì)使發(fā)生體的形狀和尺寸變化，影響儀表系數(shù)；而傳感器表面有粘附或沉淀物時(shí)，儀表的靈敏度會(huì)降低。對(duì)此建議選用其他原理的流量計(jì)，或經(jīng)常清洗流量計(jì)傳感器和旋渦發(fā)生體。
渦街流量計(jì) 的安裝要點(diǎn)選擇合理的安裝場(chǎng)所。如避開強(qiáng)電力設(shè)備、高頻設(shè)備、強(qiáng)電源開關(guān)設(shè)備；避開高溫?zé)嵩春洼椛錈嵩吹挠绊?；避開強(qiáng)烈振動(dòng)。
上下游直管段滿足要求。不同的阻流件對(duì)流場(chǎng)的影響是不一樣的，在突縮和突擴(kuò)管段可能在肩部形成二次流，在彎管位置在流動(dòng)方向突然改變的彎管內(nèi)外側(cè)將形成二次流，在流通截面積突然改變的閥門位置流動(dòng)也將受到影響。因此不同阻流件對(duì)直管段的要求也不同，如流量計(jì)前有一個(gè)彎頭時(shí)，前面的直管段要求20倍的管道內(nèi)徑，后面的直管段要求5倍的管道內(nèi)徑。而流量計(jì)前有兩個(gè)彎頭時(shí)，前面的直管段要求40倍的管道內(nèi)徑，后面的直管段要求5倍的管道內(nèi)徑。有振動(dòng)的管道，渦街流量計(jì) 表頭水平安裝，對(duì)于振動(dòng)較強(qiáng)的管系，設(shè)置減振裝置。如有可能安裝旁通管，便于檢修。測(cè)量含有少量異相的流體時(shí)，注意傳感器的安裝位置。如測(cè)量介質(zhì)中還有固體物時(shí)，流量計(jì)應(yīng)安裝在不易沉淀的地方；而測(cè)量介質(zhì)為氣體，其中含有液體時(shí)，應(yīng)在流量計(jì)前安裝排放閥，否則會(huì)產(chǎn)生氣錘，損壞傳感器。介質(zhì)溫度較高時(shí)，流量計(jì)表頭向下安裝，或選用分體式流量計(jì)。渦街流量計(jì)信號(hào)傳輸電線應(yīng)采用金屬屏蔽電線，要有良好的接地措施。遵循一點(diǎn)接地原則。管道隔熱保溫。一般測(cè)量蒸汽時(shí)，管道隔熱保溫是防止能量散失的重要手段，當(dāng)對(duì)渦街流量計(jì) 進(jìn)行隔熱處理時(shí)，應(yīng)確保渦街流量計(jì) 的傳感器和電路部分暴露在外，確保熱量向外射以防止儀表電子部件過熱。為防止氣穴現(xiàn)象發(fā)生，渦街流量計(jì) 進(jìn)口壓力要滿足要求：
