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三角柱时所产生的旋涡频率,从而测量出流体的流量。涡街流量计广泛应用于石油、化工、轻工、动力供热等行业。
一、特点:
1、测量精度高,量程宽;
2、测量介质广泛,可测量液体、气体和蒸汽;
3、工作温度高,介质温度可达330℃;
4、无运动部件,无磨损,可靠性高;
5、表体采用不锈钢材料,耐腐蚀。
二、工作原理:
当管道中流体介质通过旋涡发生体(三角柱)时,由于局部流速加速而产生旋涡现象(如图一),此旋涡分成两列交替地出现,这种旋涡列被称为卡门涡街。
卡门涡街的释放频率与三角柱宽度尺寸和流体的流动速度有关,而与介质的温度、压力等特性参数无关。可用下式表示:
f=StV/d ……………………(1)
式中: f—卡门涡街的释放频率
St—斯特罗哈尔(Strouhal)数
V—介质流速
d—三角柱的宽度
斯特罗哈尔数是涡街流量计的重要参数,它只与介质的雷诺数Re有关。只要管道内介质的雷诺数保持在2×104至7×106范围内,斯特罗哈尔数St便保持为一个常数,这样,便可通过测量旋涡频率信号检测出流体介质的流速,再通过介质的流速计算出介质的流量。
三、安装注意事项:
1. 前管段在没有阀及弯管的情况下,要留有不短于10D的直管段,后直管段不短于5D;有阀或是弯管,前直管段不得短于20D。
2. 两个法兰与管道的焊接间不得有泄漏,烧焊后把焊渣清除干净。
3. 不准将法兰与表体夹在一起烧焊,这样会烧坏探头。
4. 管道不得有颤动,防止干扰信号产生。
涡街流量计是根据卡门(Karman)涡街原理研究生产的,主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸汽等多种介质
二、涡街流量计结构
涡街流量计=传感器+转换器
传感器:
旋涡发生体(阻流体)、检测元件、仪表表体
转换器:
前置放大器、滤波整形电路、D/A转换电路、输出接口电路、端子、支架和防护罩
三、基本原理
涡街流量计原理
流体流经阻挡体或者是特制的元件时,产生了流动振荡,通过测定其振荡频率来反映通过的流量。
涡街产生原理
当流体流动受到一个垂直于流动方向的非流线形柱体的阻碍时,柱体的下游两侧会发生明显的旋涡,成为卡门涡列,涡列的形成与流体雷诺数有关。
四、涡街流量计特点
优点:
1.涡街流量计结构简单牢固,安装维护方便。
2.适用流体种类多,如液体、气体、蒸汽以及部分混相流体。
3. 无可动部件,可靠性高,长期运行十分可靠。
4.与差压式、浮子式流量计比较,精确度较高,一般可达±1%R左右。
5.范围宽度达10:1或20:1。
6.检测传感器不直接接触介质,性能稳定,寿命长。
7.压损小,约为孔板流量计的1/2~1/4。
8.输出与流量成正比的脉冲信号,适用于总量计量,无零点迁移。
9.在一定雷诺数范围内,输出频率信号不受流体物性(密度、黏度)和组分影响,仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸有关,可以在一种典型介质中校验而适用于各种介质。
10.可针对不同对象选用相应的旋涡检测技术。
局限性:
1、不适合测量低于雷诺数的流体流量。
2、直管段要求较长。因为“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分布影响,故它对直管段有一定的要求。
3、仪表系数较低,与同类测量仪表相比。
4、多相流流体中缺乏应用经验。