涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体,流体在发生体两侧交替地分离释放出两串规则地交错排列的游涡的仪表。当通流截面一定时,流速与导容积流量成正比。因此,测量振荡频率即可测得流量.涡街流量计按频率检出方式可分为:应力式、应变式、电容式、热敏式、振动体式、光电式及超声式等。这种流量计是70年代开发和发展起来的.由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点,很有发展前途。
优点:
(1)涡街流量计无可动部件,测量元件结构简单,性能可靠,使用寿命长。
(2)涡街流量计测量范围宽。量程比一般能达到1:10。
(3)涡街流量计的体积流量不受被测流体的温度、压力、密度或粘度等热工参数的影响。一般不需单独标定。它可以测量液体、气体或蒸汽的流量。
(4)它造成的压力损失小。
(5)准确度较高,重复性为0.5%,且维护量小。
缺点:
(1)涡街流量计工作状态下的体积流量不受被测流体温度、压力、密度等热工参数的影响,但液体或蒸汽的最终测量结果应是质量流量,对于气体,最终测量结果应是标准体积流量。质量流量或标准体积流量都必须通过流体密度进行换算,必须考虑流体工况变化引起的流体密度变化。
(2)造成流量测量误差的因素主要有:管道流速不均造成的测量误差;不能准确确定流体工况变化时的介质密度;将湿饱和蒸汽假设成干饱和蒸汽进行测量。这些误差如果不加以限制或消除,涡街流量计的总测量误差会很大。
(3)抗振性能差。外来振动会使涡街流量计产生测量误差,甚至不能正常工作。通道流体高流速冲击会使涡街发生体的悬臂产生附加振动,使测量精度降低。大管径影响更为明显。
(4)对测量脏污介质适应性差。涡街流量计的发生体极易被介质脏污或被污物缠绕,改变几何体尺寸,对测量精度造成极大影响。
(5)直管段要求高。专家指出,涡街流量计直管段一定要保证前40D后20D,才能满足测量要求。
(6)耐温性能差。涡街流量计一般只能测量300℃以下介质的流体流量。
USF在60年代后期进入工业应用,80年代后期起在各国流量仪表销售金额中已占4%~6%。1992年世界范围估计销售量为3.54.8万台,同期国内产品估计在8000~9000台。
智能涡街流量计是以全新的设计理念,将温度、压力、流量信号集于一体,通过智能数字处理器将三种信号混合处理后输出一个补偿后的标准流量,从而实现了对气体、蒸汽的温压补偿功能。由于采用了智能一体化的设计理念,因此,温压补偿智能型涡街流量计具有结构紧凑、安装使用维护方便的特点。
下面介绍智能涡街流量计工作原理:
在流体中设置三角柱型旋涡发生体,则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门原理,如图(一)所示。
在漩涡发生体中装入电容检测探头或压电检测探头及相应匹配电路,即可构成电容检测式空气流量/传感器或压电检测式煤气流量传感器。
图(一)旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f,被测介质来流的平均速度为V,旋涡发生体迎流面宽度为d,表体通径为D,根据卡曼空气原理,有如下关系式:
f=St.V/〔(1-1.25d/D)d〕
式中:f-发生体一侧产生的卡门旋涡频率
St-斯特罗哈尔数
V-流体的平均流速
d-柱体流面宽度
D-管道内径
在曲线表中St=0.17的平直部分,漩涡的释放频率与流速成正比,即为空气流量传感器测量范围度。只要检测出频率f就可以求得管内流体的流速,由流速V求出体积流量。
Q=3600f/K或M=ρ3600f/K
式中:K=仪表常数(1/m3)。
M=质量流量
Q=体积流量(m3/h)
ρ=介质密度(kg/m3)
F=频率Hz
智能涡街流量计结构
智能涡街流量计由传感器和转换器两部分组成,如图3所示。传感器包括旋涡发生体(阻流体)、检测元件、仪表表体等;转换器包括前置放大器、滤波整形电路、D/A转换电路、输出接口电路、端子、支架和防护罩等。近年来智能式流量计还把微处理器、显示通讯及其他功能模块亦装在转换器内。
旋涡发生体是检测器的主要部件,它与仪表的流量特性(仪表系数、线性度、范围度等)和阻力特性(压力损失)密切相关,对它的要求如下。
1)能控制旋涡在旋涡发生体轴线方向上同步分离;
2)在较宽的雷诺数范围内,有稳定的旋涡分离点,保持恒定的斯特劳哈尔数;
3)能产生强烈的涡街,信号的信噪比高;
4)形状和结构简单,便于加工和几何参数标准化,以及各种检测元件的安装和组合;
5)材质应满足流体性质的要求,耐腐蚀,耐磨蚀,耐温度变化;
6)固有频率在涡街信号的频带外。
已经开发出形状繁多的旋涡发生体,它可分为单旋涡发生体和多旋涡发生体两类,如图4所示。单旋涡发生体的基本形有圆柱、矩形柱和三角柱,其他形状皆为这些基本形的变形。三角柱形旋涡发生体是应用广泛的一种,如图5所示。图中D为仪表口径。为提高涡街强度和稳定性,可采用多旋涡发生体,不过它的应用并不普遍。
智能涡街流量计外型简洁,测量精度高,性能稳定,具有多种安装、供电、信号输出方式,可提供特殊管道及工况定制,产品选型,现场工控自动化设计等.
智能涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。
其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。
智能涡街流量计参数能长期稳定。该仪表采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-25摄氏度--+320摄氏度稳定范围内工作。
有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表。
选择涡街流量计应该注意些什么?下面我们就这个话题给大家提示两点要求; 适用介质*,价格低,在工业生产中对气体流量计量发挥着要作用。
质量好坏,与二个部分相关:
1.探头 2.线路板
探头:里面有两片压电晶体,一片用于抗震动干扰,一片用于检测。探头引线是检测片的两根引线,探头壳体由涡街体管壁插入,通过固定法兰固定在涡街体管壁上。
探头在300℃以下均能正常工作,zui高可抗350℃。如果温度再高,将破坏密封瓷体,使探头性能下降,甚至损坏探头。
我们可用万用表“×10k”档检查探头两根引线,应为无穷大,如果有阻值,探头性能下降;如果在几十千欧姆以下,探头损坏。
线路板:它的设计好坏直接关系到涡街所产生的信号正确与否,我们可以通常示波器查看到流量计在工作时所产生的波型。
另外在生产中传感器与表体的密封相当重要,密封不好表体会发生泄漏,涡街流量计在出厂前要进行打压试验,并通过标定装置进行流量标定。
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