涡街流量计的分析及正确使用方法

涡街流量计因为具有结构简单,涡街变送器直接安装于管道上,克服了管路泄漏现象,另外,涡街流量计的压力损失较小,量程范围宽,对饱和蒸汽测量量程比可达30比1。因此,随着涡街流量计测量技术的成熟,涡街流量计的使用越来越受到人们的青睐。
    涡街流量计的测量原理是根据卡门漩涡原理制成的新型流量测量仪表,当一稳定的流体流经有一定长度的直管道时,撞击沉浸在流体中的非线性柱体,在流体的下游会产生漩涡就叫卡门漩涡。涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的,流体在管道中经过涡街流量变送器时,在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡,旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关,可用下式表示: f=Stv/d式中:f为旋涡的释放频率,Hz;v为流过旋涡发生体的流体平均速度,m/s;d为旋涡发生体特征宽度,m;St为斯特罗哈数,无量纲,它的数值范围为0.14-0.27。St是雷诺数的函数,St=f(l/Re)。当雷诺数Re在102~105范围内,St值约为0.2,因此,在测量中,要尽量满足流体的雷诺数在102~105,旋涡频率f=0.2v/d。由此可知,通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v,再由式q=vA可以求出流量q,其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。当旋涡在发生体两侧产生时,利用压电传感器测出与流体流向垂直的交变升力变化,将升力的变化转换为电的频率信号,再将频率信号进行放大和整形,输出到二次仪表,进行累积、显示。
    涡街流量计的选型原则正确合理地选用流量仪表一般情况下要考虑的主要因素有性能要求、流体特性、安装要求、环境条件、费用等。
    1、性能要求流量仪表的性能要求包括:瞬时流量、累积流量;精确度;重复性;流量范围;允许压力损失;可靠性;输出信号特性;响应时间等内容。对于这些特性,根据应用的目的不同,侧重面也不相同。例如以流量计量为目的(商贸核算、仓储交接、物料平衡)的应用,对流量仪表的精确度、重复性、流量范围等性能的要求较高;而以过程检测与控制为目的应用,就把对仪表的重复性、长期稳定性、可靠性、输出信号和响应时间等要求作为重点。涡街流量计是一种中等精确度、技术性能比较全面的流量仪表,既可用于计量,也可用于过程控制系统,可供选表时参考。
    2、流体特征流体特性主要指流体的物理特性,如流体的密度、粘度、及液体饱和蒸气压等。另外,流体的温度、压力也是选表中应考虑的重要问题。涡街流量计的特点之一是对被测介质的物性变化不敏感,所以涡街流量计对流体特性的要求相对宽松。
    1)流体的温度涡街流量计检测元件的极限工作温度、表体材料、一体型涡街流量计的电子元器件的耐温性能是制约涡街流量计工作温度的主要因素。除应变式和光电式涡街流量计外,其余型式涡街流量计都能承受2000C以上的流体温度。电容式、应力式、振动梭球/电磁式还具有很好的低温特性。近几年出现的全塑料耐腐型涡街流量计,有很强的耐腐性能。由于被测介质的腐蚀性随浓度增大和温度升高而加剧。所以,选用耐腐型涡街流量计时,不仅要考虑腐蚀介质的浓度,还应考虑温度的影响因素。
    2)流体的压力涡街流量计所能承受的工作压力与涡街流量计表体的材质、密封件和流体温度有关。如果流体温度较高,同样材质能承受的压力应降低。在常温下工作压力为4MPa(40bar)的涡街流量计,在2000C时承受压力将降低到3MPa;在3000C时降为2.8MPa;到4000C时降到2.5MPa。对于工作在家低温介质的仪表,同样存在这个问题。当介质温度为-500C时,表体承受力与常温相同。但当介质温度降到-1000C时,仪表承受力降至1.2MPa。所以,对高温流体(如蒸汽)和低温流体,选型时,确定涡街流量计的工作压力必须考虑流体温度影响这一因素。
    3)流体密度管道雷诺数ReD体的密度有关,采用力检测方式的涡街流量计,检测元件所受到交变作用的大小也与密度成正比。由此可见,涡街流量计的下限雷诺数和仪表检测元件的灵敏度均与被测流体的密度有关。所以,选型时,对仪表的下限流量和下限雷诺数的确定应考虑密度的因素。有的生产厂给出了计算*小流量。对于气体和蒸汽的工作状态密度小于式中限定的密度,但大于0.6kg/m3时,例如一台通径为150mm的涡街流量计,用于测量饱和蒸汽,工作压力为0.5MPa(绝压),经试验确定的。不可盲目套用,以防造成错误选型。
 

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