涡街流量计的现场应用.docx

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1、涡街流量计的现场应用shixi导语：在特定的流动条件下，一局部流体动能会转化为流体振动，其振动频率与流速流量有确定的比例关系，根据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。在特定的流动条件下，一局部流体动能会转化为流体振动，其振动频率与流速流量有确定的比例关系，根据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。目前流体振动流量计有三类：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点：输出为脉冲频率，其频率与被测流体的实际体积流量成正比，不受流体组分、密度、压力、温度的影响；测量范围宽，一般范围度可达10：1以上；准确度为中上程度；无可动部件，可靠性高；构造简单结实，安装方便，维

2、护费较低；应用范围广泛，可适用液体、气体和蒸汽。涡街流量计的工作原理在流体中设置旋涡发生体阻流体，从旋涡发生体两侧交替地产生有规那么的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街见图1，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。根据卡曼涡街原理，有如下关系式：12式中，m为旋涡发生体两侧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为旋涡发生体两侧平均流速；Sr为斯特劳哈尔数；U为被测介质流的平均速度。图1卡曼涡街管道内体积流量qv为：34式中，K为流量计的仪表系数，单位为脉冲数/m3。K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数

3、，它与旋涡发生体外形及雷诺数有关，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关系图。由图2可见，在ReD=21047106的范围内，Sr可视为常数，这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时，涡街流量计的流量计算式为5式中，qVn、qV分别为标准状态下0或者20，101.325kPa和工况下的体积流量；Pn、P分别为标准状态下和工况下的绝对压力；Tn、T分别为标准状态下和工况下的热力学温度；Zn、Z分别为标准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关系曲线由式4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变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的外形

4、尺寸等有关。但是在物料平衡及能源计量中需检测质量流量，这时流量计应同时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产生直接影响。涡街流量计由传感器和转换器两局部组成，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、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、显示通讯及其他功能模块装在转换器内。图3涡街流量计1现场应用涡街流量计适用的流体比拟广泛，但不适用于低雷诺数ReD2104流体。由于在低雷诺数时，斯特劳哈尔数随着雷诺数而变，仪表线性度变差。同时，含固体微粒的流体对旋涡发生体的冲刷会产生噪声，其含有的短

5、纤维假设缠绕在旋涡发生体上将改变仪表系数。涡街流量计在混相流体中的应用如下：可用于含分散、均匀的微小气泡，但容积含气率应小于7%10%的气、液两相流，假设容积含气率超出2%就应对仪表系数进展修正。可用于含分散、均匀的固体微粒，含量不大于2%的气固、液固两相流。可用于互不溶解的液液如油和水两组分流等。脉动流和旋转流会对涡街流量计产生严重影响。假如脉动频率与涡街频率频带合拍可能引起谐振，破坏正常工作和设备，使涡街信号产生“锁定Lock-in现象，这时信号会固定于某一频率。“锁定与脉动幅值、旋涡发生体外形及堵塞比等有关。涡街流量计的准确度对于液体大致在0.5%R2%R之间，对于气体在l%R2%R之间

6、，重复性一般为0.2%0.5%。由于涡街流量计的仪表系数较低，频率分辨率低，口径愈大精度愈低，故仪表口径不宜过大DN300以下。范围度宽是涡街流量计的特点，但重要的一点是量程下限的流量数值。一般液体平均流速下限为0.5m/s，气体为45ms。涡街流量计的正常流量最好在正常测量范围的1/22/3处。涡街流量计的最大优点是仪表系数不受测量介质物性的影响，可以由一种典型介质推广到其他介质上。但由于液、气的流速范围差异很大，导致频率范围亦差异很大。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，因此，同一电路参数不能用于测量不同介质。另外，气体和液体的密度差异很大，而旋涡别离时产生的信号

7、强度与密度成正比，因此信号强度差异亦很大。液、气放大器电路的增益、触发灵敏度等皆不一样，压电电荷差异大，电荷放大器的参数也不一样。即使同为气体或者液体、蒸汽，随着介质压力、温度、密度不同，使用的流量范围不同，信号强度亦不同，电路参数同样要改变。因此，一台涡街流量计不经硬件或者软件修改，改变使用介质或者改变仪表口径是不可行的。2安装考前须知涡街流量计属于对管道流速分布畸变、旋转流和流动脉动等敏感的流量计，因此，对现场管道安装条件应充分重视，严格遵照使用讲明书执行。涡街流量计可安装在室内或者室外。假如安装在地井里，为防止被水吞没，应选用涎水型传感器。传感器在管道上可以程度、垂直或者倾斜安装，但测量

8、液体和气体时为防止气泡和液滴的干扰，要留意安装位置见图4。图4测量含液体和含气液体的流量仪表安装涡街流量计必须保证上、下游直管段有必要的长度见图5。图5涡街流量计对上、下游直管段长度的要求在图5中，a为一个90弯头，b为同心扩管，c为同心收缩全开阀门，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。传感器与管道的连接如图6所示，在与管道连接时要留意以下问题。图6传感器与管道的连接上、下游配管内径D与传感器内径D一样，其差异知足下述条件：0.95DD1.1D；配管应与传感器同心，同轴度应小于0.05D；密封垫不能凸入管道内，其内径可比传感器内径大12mm；如需断流检查与清

9、洗传感器，应设置旁通管道见图7；减小振动对涡街流量计的影响应该作为涡街流量计现场安装的一个突出问题来关注。首先，在选择传感器安装场所时尽量留意避开振动源；其次，采用弹性软管连接在小口径中可以考虑；第三，加装管道支撑物是有效的减振方法。电气安装应留意传感器与转换器之间采用屏蔽电缆或者低噪声电缆连接，其间隔不应超过使用讲明书的规定。布线时应远离强功率电源线，尽量用单独金属套管保护。应遵循“一点接地原那么，接地电阻应小于10。整体型和别离型都应在传感器侧接地，转换器外壳接地点应与传感器“同地。在诸多的流量计中，涡街流量计的购置费低于质量式、电磁式、容积式等类型，而安装、运行、维护费低于节流式、容积式、涡轮式等类型，是一种经济性较好、比拟实用的流量计。涡街流量计构造简单结实，安装维护方便，尤其适用于冶炼厂、化工厂、输油管道等工业现场的使用。