【48812】涡街流量计作业原理与现场运用

  在指定的活动条件下，一部分流体动能会转化为流体振荡，其振荡频率与流速（流量）有确认的比例联系，依据这种原理作业的流量计称为流体振荡流量计。现在流体振荡流量计有三类：涡街流量计、旋进（旋涡进动）流量计和射流流量计。涡街流量计具有以下一些特色：①输出为脉冲频率，其频率与被测流体的实践体积流量成正比，不受流体组分、密度、压力、温度的影响；在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两边替换地发生有规矩的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街（见图1），旋涡列在旋涡发生体下流非对称地摆放。依据卡曼涡街原理，有如下联系式：

  式中，m为旋涡发生体两边弓形面积与管道横截面面积之比；D为表体通径；d为旋涡发生体迎面宽度；f为旋涡的发生频率；U1为旋涡发生体两边均匀流速；Sr为斯特劳哈尔数；U为被测介质流的均匀速度。

  K除与旋涡发生体、管道的几许尺度有关外，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与旋涡发生体形状及雷诺数有关，图2为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的联系图。由图2可见，在ReD=2×104～7×106的规模内，Sr可视为常数，这是外表正常作业规模。当丈量气体流量时，涡街流量计的流量计算式为：

  式中，qVn、qV分别为规范状态下（0℃或20℃，101.325kPa）和工况下的体积流量； Pn、P分别为规范状态下和工况下的肯定压力；Tn、T分别为规范状态下和工况下的热力学温度；Zn、Z分别为规范状态下和工况下气体压缩系数。

  图2 斯特劳哈尔数与雷诺数联系曲线）可见，涡街流量计输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分改动的影响，即外表系数在必定雷诺数规模内仅与旋涡发生体及管道的形状尺度等有关。但是在物料平衡及动力计量中需检测质量流量，这时流量计应一起监测体积流量和流体密度，流体物性和组分就会对流量计量发生直接影响。

  涡街流量计由传感器和转换器两部分所组成，如图3所示。传感器包含旋涡发生体（阻流体）、检测元件、外表表体等；转换器包含前置放大器、滤波整形电路、DAC、输出接口电路、端子、支架和防护罩等。近年来智能式流量计还把微处理器、显现通讯及其他功能模块装在转换器内。

  涡街流量计适用的流体广泛，但不适用于低雷诺数（ReD≤2×104）流体。因为在低雷诺数时，斯特劳哈尔数跟着雷诺数而变，外表线性度变差。一起，含固体微粒的流体对旋涡发生体的冲刷会发生噪声，其含有的短纤维若缠绕在旋涡发生体大将改动外表系数。

  ①可用于含涣散、均匀的细小气泡，但容积含气率应小于7%～10%的气、液两相流，若容积含气率超出2%就应对外表系数进行批改。

  脉动流和旋转流会对涡街流量计发生严重影响。假如脉动频率与涡街频率频带合拍可能会导致谐振，损坏正常作业和设备，使涡街信号发生“确定（Lock-in）”现象，这时信号会固定于某一频率。“确定”与脉动幅值、旋涡发生体形状及阻塞比等有关。

  涡街流量计的精度关于液体大致在±0.5%R～±2%R之间，关于气体在±l%R～±2%R之间，重复性一般为 0.2%～0.5%。因为涡街流量计的外表系数较低，频率分辨率低，口径愈大精度愈低，故外表口径不宜过大（DN300以下）。

  规模度宽是涡街流量计的特色，但重要的一点是量程下限的流量数值。一般液体均匀流速下限为0.5m/s，气体为4～5m／s。涡街流量计的正常流量在正常丈量规模的1/2～2/3处。

  涡街流量计的长处是外表系数不受丈量介质物性的影响，能够由一种典型介质推行到其他介质上。但因为液、气的流速规模不同很大，导致频率规模亦不同很大。处理涡街信号的放大器电路中，滤波器的通带不同，电路参数亦不同，因而，同一电路参数不能用于丈量不同介质。

  别的，气体和液体的密度不同很大，而旋涡别离时发生的信号强度与密度成正比，因而信号强度不同亦很大。液、气放大器电路的增益、触发灵敏度等皆不相同，压电电荷不同大，电荷放大器的参数也不相同。即便同为气体（或液体、蒸汽），跟着介质压力、温度、密度不同，运用的流量规模不同，信号强度亦不同，电路参数相同要改动。因而，一台涡街流量计不经硬件或软件修正，改动运用介质或改动外表口径是不可行的。

  涡街流量计归于对管道流速散布畸变、旋转流和活动脉动等灵敏的流量计，因而，对现场管道装置条件应充沛注重，严厉遵从运用说明书履行。涡街流量计可装置在室内或室外。假如装置在地井里，为避免被水吞没，应选用涎水型传感器。传感器在管道上能够水平、笔直或歪斜装置，但丈量液体和气体时为避免气泡和液滴的搅扰，要留意装置方位（见图4）。

  在图5中，a为一个90°弯头，b 为同心扩管，c为同心缩短全开阀门，d为不同平面两个90°弯头，e为调节阀半开阀门，f为同一平面两个90°弯头。

  ① 上、下流配管内径D与传感器内径D’相同，其差异满意下述条件： 0.95D≤D’≤1.1D；

  ⑤ 减小振荡对涡街流量计的影响应该作为涡街流量计现场装置的一个显着问题来重视。首要，在挑选传感器装置场所时尽量留意避开振荡源；其次，选用弹性软管衔接在小口径中可优先考虑；第三，加装管道支撑物是有用的减振办法。

  电气装置应留意传感器与转换器之间选用屏蔽电缆或低噪声电缆衔接，其间隔不该超越运用说明书的规则。布线时应远离强功率电源线，尽量用独自金属套管保护。应遵从“一点接地”准则，接地电阻应小于10Ω。整体型和别离型都应在传感器侧接地，转换器外壳接地址应与传感器“同地”。

  涡街流量计有多种检测方法，传感器和丈量电路不同也较大，但涡街流量计常见的毛病有共性。结语在很多的流量计中，涡街流量计的购置费低于质量式、电磁式、容积式等类型，而装置、运转、保护费低于节流式、容积式、涡轮式等类型，是一种经济性较好、比较有用的流量计。涡街流量计结构相对比较简单结实，装置保护便利，十分适合于冶炼厂、化工厂、输油管道等工业现场的运用。