涡街流量仪表

当流体通过钝体(或称漩涡发生体、阻流件)时,将在其后两侧产生交替的漩涡,这种现象称为卡曼涡街,涡街的频率与流经钝体的流速成正比,测得频率,可知流量的大小。

原理

当流体通过钝体(或称漩涡发生体、阻流件)时,将在其后两侧产生交替的漩涡,这种现象称为卡曼涡街,涡街的频率与流经钝体的流速成正比,测得频率,可知流量的大小。

式中Sr是斯特劳哈系数,与Re有关; 为钝体的迎流向宽度;D为管道内径。

涡街流量计原理图

检测涡街频率的方法有热敏式、超声式、应变式、应力式、电容式、光电式、电磁式……多种。漩涡发生体有单体、多体,原则上应采用在较宽的雷诺数范围内产生稳定、可靠的漩涡,信噪比高,且便于加工、易与检测件组合,材质满足流体的要求,耐温、耐腐蚀等条件。

将频率的多种检测方法与各种漩涡发生体相互组合,形成了多种型号的涡街流量计。

二、特点
(1)可适用于多种流体,气、液、蒸汽及部分混相流体(容积比率小于2%)。
(2)输出频率信号,与流体的容积流量成正比,不受流体组分、温度、压力、密度的影响。
(3)无可动部件,可靠性好,
(4)结构简单、牢固与二次表形成一体,安装、维修简便。
(5)量程比可达10:1以上,准确度可达±1~2%,重复性0.2%,压损小。
(6)Re数小于20000时,涡街不稳定,不适用于高粘度、低流速、小口径的工况。
(7)涡街的产生受流速分布及漩涡的影响,因此上游必需有20D以上的直管段长度。
(8)不适用于管道机械振动的工况及脉动流。
(9)仪表系数分辨率低,口径越大分辨率越低,一般最大为300毫米。

三、应用领域

涡街流量计推向市场约在上世纪70年代,它是一种结构紧凑的仪表,可适用于液、气、蒸汽多种流体,据统计,用于液体可选用仪表较多,液、气、蒸汽选用比例大致为3:3、:4。后者多为低于4000C的饱和蒸汽。以下情况建议慎用:流速低、粘度高的流体,因其Re数较低,涡街信号不稳定;其次,插入式涡街的探头容易产生振动,信号也不稳定,选用应慎重。在我国流量仪表市场中,年产量约4万多台。

四、发展方向 

(1)信号处理技术数字化  采用跟踪滤波、自适应滤波和数字频谱分析,提高涡街流量计的准确度、抗干扰能力、扩大测量范围。

(2)结构一体化、功能智能化、检测多参数---等均是今后的发展方向。

(3)优化安装  安装前直管段长度一般需20D以上,如仪表结构采用收缩管,不仅可加大流速,还可改善流场,均利于涡街信号的稳定。

(4)干标 干标不仅节约设备、经费,而且缩短生产周期。经国内外二十多年的努力,已取得显著成绩,开始实施。据美国“Fisher & Porter” 公司评估,‘干标’的误差约为实流标定的一倍。

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