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涡街流量计的工作原理

更新时间:2021-04-06      点击次数:2491

涡街流量计是根据卡门(Karman)涡街原理研究生产的测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸汽等多种介质。
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、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。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、理想的测量仪器。
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有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。
涡街流量计是根据卡门涡街原理(Kármán Vortex Street)测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。并可作为流量变送器应用于自动化控制系统中。
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:

式中: 为旋涡的释放频率,单位为Hz;v为流过旋涡发生体的流体平均速度,单位为m/s;d为旋涡发生体特征宽度,单位为m;St为斯特劳哈尔数(Strouhal number),无量纲,它的数值范围为0.14-0.27。
St是雷诺数的函数, 。
当雷诺数Re在 范围内,St值约为0.2。在测量中,要尽量满足流体的雷诺数在 ,此时旋涡频率 。
由此,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 可以求出流量q,其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。
技术指标编辑
测量介质: 气体、液体、蒸汽
连接方式:法兰卡装式、法兰式、插入式
口径规格 法兰卡装式口径选择 25,32,50,80,100
法兰连接式口径选择 100,150,200
流量测量范围 正常测量流速范围 雷诺数1.5×104~4×106;气体5~50m/s;液体0.5~7m/s。
正常测量流量范围 液体、气体流量测量范围见表2; 蒸汽流量范围见表3。
测量精度 1.0级 1.5级
被测介质温度:常温–25℃~100℃,高温–25℃~150℃ -25℃~250℃
输出信号 脉冲电压输出信号 高电平8~10V 低电平0.7~1.3V
脉冲占空比约50%,传输距离为100m
脉冲电流远传信号 4~20 mA,传输距离为1000m
仪表使用环境 温度:-25℃~+55℃ 湿度:5~90% RH50℃
材质 不锈钢,铝合金
电源 DC24V或锂电池3.6V
防爆等级 本安型iaIIbT3-T6,防护等级 IP65。
特点编辑
结构简单而牢固,无可动部件,可靠性高,长期运行十分可靠。
安装简单,维护十分方便。
检测传感器不直接接触被测介质,性能稳定,寿命长。
输出是与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移,精度高。
测量范围宽,量程比可达1:10。
压力损失较小,运行费用低,更具节能意义。
在一定的雷诺数范围内,输出信号频率不受流体物理性质和组份变化的影响,仪表系数仅与旋涡发生体的形状和尺寸有关,测量流体体积流量时无需补偿,调换配件后一般无需重新标定仪表系数。
应用范围广,蒸汽、气体、液体的流量均可测量。
检定周期为二年。
涡街流量传感器应用内径范围为25-300mm(满管式)
插入式涡街流量传感器应用内径范围为350-1200mm(插入式)。
满管式测量液体精度为1%
测量蒸汽和气体精度为1.5% [3] 
插入式测量液体精度为2%
测量蒸汽和气体精度为2.5%
被测介质温度为-20~150℃、-40~250℃、+100~350℃(仅管式)
输出信号为三线制电压脉冲,三线制4-20mA、二线制4-20mA。
安装要求
1、合理选择安装场所和环境。
避开强电力设备,高频设备,强电源开关设备;避开高温热源和辐射源的影响,避开强烈震动场所和强腐蚀 环境等,同时要考虑安装维修方便。
2、上下游必须有足够的直管段。
若传感器安装点的上游在同一平面上有二个90°弯头,则:上游直管段≥25D,下游直管段≥5D 。
若传感器安装点的上游在不同平面上有二个90°弯头,则:上游直管段≥40D,下游直管段≥5D 。
调节阀应安装在传感器的下游5D以外处,若必须安装在传感器的上游,传感器上游直管段应不小于50D,下游应有不小于5D。
3、安装点上下游的配管应与传感器同心,同轴偏差应不小于0.5DN。
4、管道采取减振动措施。
传感器尽量避免安装在振动较强的管道上,特别是横向振动。若不得已要安装时,必须采取减振措施,在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置,并加防振垫。
5、在水平管道上安装是流量传感器醉常用的安装方式。
测量气体流量时,若被测气体中含有少量的液体,传感器应安装在管线的较高处。
测量液体流量时,若被测液体中含有少量的气体,传感器应安装在管线的较低处。
6、传感器在垂直管道的安装。
测量气体流量时,传感器可以安装在垂直管道上,流向不限。若被测气体中含有少量的液体,气体流向应由下向上。
测量液体流量时,液体流向应由下向上:这样不会将液体重量额外附加在探头上。
7、传感器在水平管道的侧装。
无论测量何种流体,传感器可以在水平管道上侧装,特别是测量过热蒸汽,饱和蒸汽和低温液体,若条件允许醉好采用侧装,这样流体的温度对放大器的影响较小。
8、传感器在水平管道的倒装。
一般情况下不推荐用此安装方法。此安装方法不适用于测量一般气体、过热蒸汽。可用于测量饱和蒸汽,适用于测量高温液体或需经常清洗管道的情况。
9、传感器在有保温层管道上的安装。
测量高温蒸汽时,保温层醉多不能超过支架高度的三分之一。
10、测压点和测温点的选择。
根据测量的需要,需在传感器附近测量压力和温度时,测压点应在传感器下游的3-5D处,测温点应在传感器下游的6-8D处。
注意事项
砖用法兰与直管段焊接时不能带着传感器焊接。
安装时应使传感器的流向标志与管道内流体流向一致。
传感器安装前,法兰凹槽内必须放好密封圈。压力和温度测量点的位置,取压点在传感器下游3~5DN处,测温点在下游5~8DN处。
测量高温介质时,切勿用隔热材料把传感器连接杆周围包起来。
连接传感器的屏蔽电缆走向,应尽可能远离强电磁场的干扰场合。觉对不允许与高压电缆一起敷设,屏蔽电缆要尽量缩短,并且不得盘卷,以减少分布电感,醉大长度不应超过200米。
安装传感器前,管道必须进行清洗。冲掉管内的杂质,避免通流后堵塞传感器。测量液体的管道必须充满被测液体,防止气泡的干扰。

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