摘要:渦街流量計(jì)和旋進(jìn)流量計(jì)的工作原理,各自優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍,以及安裝調(diào)試方面的內(nèi)容。解決許多人在渦街流量計(jì)和旋進(jìn)流量計(jì)方面的模糊印象與困惑,讓大家對兩者有足夠清晰的認(rèn)識。
1引言
流量計(jì)是測量流體流量的儀器,在石油、化工、電力、冶金、采礦、食品、輕工等很多工業(yè)生產(chǎn)過程中,都有對流體流速的測量,在應(yīng)用最廣泛的工業(yè)領(lǐng)域,流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類之一,在工業(yè)生產(chǎn)中至關(guān)重要。人們對流量計(jì)量測試技術(shù)的要求越來越高促使流量技術(shù)也在迅速發(fā)展著,各種適合于不同環(huán)境的流量計(jì)也應(yīng)運(yùn)而生。現(xiàn)在使用較為廣泛的流量計(jì)有:差壓式孔板流量計(jì),轉(zhuǎn)子流量計(jì),渦街流量計(jì),容積式流量計(jì),電磁流量計(jì),質(zhì)量流量計(jì),超聲波流量計(jì)等等。主要介紹渦街與旋進(jìn)流量計(jì),雖然旋進(jìn)流量計(jì)和渦街流量計(jì)都是基于流體力學(xué)而設(shè)計(jì)的流量計(jì),但他們結(jié)構(gòu)與原理是有區(qū)別的適應(yīng)范圍也是不同的。
2渦街流量計(jì)的工作原理
渦街流量計(jì)是一種速度式流量儀表,它是以質(zhì)量守恒為基礎(chǔ),利用流體自然震蕩的原理制成的一種漩渦分離的流量計(jì),它又稱為漩渦流量計(jì)和卡門漩渦流量計(jì)。在流體中設(shè)置漩渦發(fā)生體即阻流體,從漩渦發(fā)生體兩側(cè)交替的產(chǎn)生有規(guī)則的漩渦,這種漩渦稱為卡曼渦街,渦列的個(gè)數(shù)或者說頻率和流速成正比。因而通過測量渦街頻率就可知道流體的流速,從而計(jì)算出流體的流量。
渦街流量計(jì)的漩渦發(fā)生體有很多種,大量使用的有圓柱,三角形,矩形等。圓柱形壓力損失小但漩渦強(qiáng)度低,矩形漩渦強(qiáng)度大,但壓力損失也大;三角形壓力損失一般,但漩渦強(qiáng)度大,所以三角形發(fā)生體在實(shí)際中有著廣泛地應(yīng)用。渦街流量計(jì)檢測方法有利用伴隨漩渦分離的物理效應(yīng),可以采用熱敏、力敏元件或通過光、聲調(diào)制方法等來檢測漩渦分離頻率。至今用于檢測分離頻率的方法和采用的元件是多種多樣的,歸納起來有以下幾種方法:
(1)熱敏元件檢測方法,漩渦分離產(chǎn)生的交變環(huán)流所引起的整體表面速度脈動或者交變橫向流的頻率,用加熱的金屬絲、熱敏電阻器進(jìn)行檢測:
(2)力敏元件檢測方法,漩渦分離造成的交變差壓、交變升力或者交變升力引起的機(jī)械振動,用差動電容、電阻.應(yīng)變片、壓電晶體、壓電陶瓷等檢測;
(3)電磁傳感器檢測方法漩渦的分離所引起的膜片或者梭球:等的往復(fù)振動的頻率,用電磁傳感器檢測;
(4)聲、光信號調(diào)制檢測方法利用聲束光束通過渦街時(shí)受到漩渦的調(diào)制,由接收聲強(qiáng)光強(qiáng)或相位的脈動頻率得到漩渦分離頻率。
3旋進(jìn)流量計(jì)的工作原理
旋進(jìn)流量計(jì)也稱為旋進(jìn)式渦街流量計(jì),它是利用流體強(qiáng)迫震蕩的原理,當(dāng)流體進(jìn)入測量管時(shí)通過螺旋導(dǎo)流架后,形成一股具有旋進(jìn)中心的渦流,隨著管徑內(nèi)腔的收縮,使渦流速度和渦流前進(jìn)速度都加強(qiáng),在此區(qū)域內(nèi)的流.體中心是藝術(shù)速度很高的漩渦流,沿著測量管的中心線運(yùn)動,到熱敏電阻時(shí),由于測量管內(nèi)腔突然擴(kuò)大,流速急劇減少,一部分流體形成回流,于是流體不沿著測量管內(nèi)腔.中心線運(yùn)動,而圍繞中心線旋轉(zhuǎn),即所謂旋進(jìn),旋進(jìn)頻率與流速成正比,因而測得旋進(jìn)頻率即可測得流速。
4工程對比:渦街和旋進(jìn)
4.1應(yīng)用對比
(1)渦街流:量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有很多,它測量范圍大,精度高,工作可靠性高,壓力損失較小,可測量氣體,液體和蒸汽。其讀數(shù)不受流體的壓力,溫度,密度,粘度及流體組分的影響。更換檢測原件時(shí)不用重新標(biāo)定,量程比較大,液體可達(dá)1:15,氣體達(dá)1:30,管徑口范圍大,安裝方便,精度高,維護(hù)方便等等,缺點(diǎn)有隊(duì)感到機(jī)械振動敏感,不宜用于振動場所,流速分布變動及脈動流影響測量精度,直管段要求(上游20D,下游5D)。檢測元件被沾污后影響精度,要經(jīng)常清洗。在使用渦街流量計(jì)時(shí)還應(yīng)滿足管道雷諾數(shù)應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)。
(2)旋進(jìn)流量計(jì)測量范圍較窄,壓力損失較大,所以一般不適用:大管徑壓力管道,雖然設(shè)計(jì)原理可以適合氣體和液體介質(zhì),但在生產(chǎn)使用中一般只適合氣體的測量,在直管段要求上和渦街流量計(jì)基本一樣。
4.2安裝工程
渦街流量計(jì)和旋進(jìn)流量計(jì)的安裝要求是相似:
(1)渦街與旋進(jìn)流量計(jì)的安裝地點(diǎn)都要相對安靜,禁止有大的振動,會影響流量測量精度;
(2)如果流量計(jì)前后有閥門或彎頭,那么一定要有足夠.的直管段,以確保漩渦產(chǎn)生的必要條件:
(3)渦街,旋進(jìn)流量計(jì)容易受外界電磁場干擾,所以要遠(yuǎn)離電磁場:
(4)管道直徑應(yīng)匹配,不應(yīng)變徑。管道中心應(yīng)于流量計(jì)同心等。
4.3動靜態(tài)調(diào)試
(1)靜態(tài)調(diào)試是指流量計(jì)在通電不通流時(shí)轉(zhuǎn)換器應(yīng)無輸出,瞬時(shí)流量指示為零,累積流量不變,否則應(yīng)先檢查信號屏蔽和接地是否正常,管道是否存在震動情況,若還未解決問題,可調(diào)整轉(zhuǎn)換器電位器,降低放大增益或者提高整形電路觸發(fā)電平,直至輸出為零:
(2)動態(tài)調(diào)試是指在關(guān)旁路,打開上下游閥門,流動穩(wěn).定后轉(zhuǎn)換器輸出連續(xù)的脈寬均勻的脈沖,流量指示穩(wěn)定無跳變,調(diào)節(jié)閥門開度,輸出隨之變化,否則應(yīng)細(xì)致檢查并.調(diào)試電位器直至儀表輸出既無誤觸發(fā)又無漏脈沖為止。.
5結(jié)束語
在工業(yè)生產(chǎn)中,流量計(jì)的選型對日常的生產(chǎn)測量特.別重要。所以在選型中要滿足環(huán)境需求,要確保精度,還要考慮經(jīng)濟(jì)原因。這就要求要對各種流量計(jì)有著十分透徹的認(rèn)識,不能有一絲的馬虎。
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