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渦街流量計
渦街流量計
黃河儀表渦街流量計
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一、概述:
渦街流量計是利用液體振動原理而開發的一種新型流量計,廣泛應用在石油、化工、冶金、造紙等行業流體的計量,該流量計無可動部件,可靠性強、精度高、壽命長,可在很寬的流量范圍內精確測量液體的瞬時流量和累計流量。其不受介質溫度、壓力、粘度及組分的影響,同時不堵、不卡、不易結垢、耐高溫、高壓,安全防爆,適用于惡劣環境。流量計分一體化顯示和遠傳顯示,并可輸出脈沖信號或電流信號與微機聯網。
二、主要特點:
1.結構簡單而牢固,無可動部件,可靠性高,長期運行十分可靠 。
2.安裝簡單,維護十分方便。
3.檢測傳感器不直接接觸被測介質,性能穩定,壽命長。
4.輸出是與流量成正比的脈沖信號,無零點飄移,精度高。
5.測量范圍寬,量程比可達1:10。
6.壓力損失較小,運行費用低,更具節能意義。
7.在一定的雷諾數范圍內,輸出信號頻率不受流體物理性質和組分變化的影響,儀表系數僅與旋渦發生體的形狀和尺寸有關,測量流體體積流量時無需補償,調換配件后一般無需重新標定儀表系數。 
8.應用范圍廣,蒸汽,液體,氣體的流量均可測量。
三、工作原理:
渦街流量傳感器是以卡門(Kaman)和斯特勞哈(Strouhsl)有關旋渦的產生和旋渦與流速關系的理論來測量流量的。當介質以一定速度流過三角柱體時,在三角柱體兩側后面產生一個交替排列的旋渦帶,稱之為“卡門渦街”(見下圖)。
    由于旋渦發生體兩側交替產生旋渦,于是在發生體兩側產生壓力脈動,從而使檢測體產生交變壓力,封裝在探頭體內的壓電晶體元件在交變應力的作用下,產生與旋渦同頻率的交變電荷信號,放大器將這種電荷信號進行放大、濾波、整形、最后輸出頻率與介質流速成正比的脈沖信號(或轉換成4 ~20mA信號),送至積算儀進行處理、顯示和控制。
    一定雷諾數范圍內(2×104~7×106 ),旋渦的釋放頻率f與流體流速V及旋渦發生體的迎流面寬度d之間關系式為f=St·v/d,式中St 為斯特勞哈數,它是一個無量綱的系數,只要準確測出頻率f,就可以求得流體流速v,由v求出體積流量。
四、技術指標:
1.測量介質:液體、氣體、飽和蒸汽、過熱蒸汽。 
2.精度等級:液體±1.0%,氣體(蒸汽) ±1.5%,插入式±2.5%。
3.工作壓力:1.6MPa,2.5MPa,4.0MPa,6.4MPa。 
4.介質溫度:普通型-40~150℃ 中溫型-40~250℃ 高溫型-40~350℃。 
5.輸出信號:三線電壓脈沖,低電平0~1V,高電平 > 4V,占空比50%; 二線制標準電流4~20mA;三線制標準電流0~10mA。 
6.工作環境:-35℃~+60℃,濕度≤95%RH。 
7.工作電源:DC12V;DC24V。 
8.殼體材料:碳鋼、不銹鋼。 
9.防爆類型:本安型 ExibIICT6。
五、渦街流量計流量測量范圍
口徑DNmm 氣體測量范圍m3/h 液體測量范圍m3/h
15 0-30 0-8
25 8-60 1-12
32 12-100 1.5-20
40 18-180 2.5-30
50 30-300 3-50
65 50-500 6-80
80 70-700 10-125
100 100-1000 15-200
125 150-1500 25-310
150 200-2000 40-445
200 400-4000 90-900
250 600-6000 150-1500
300 1000-10000 200-2000
渦街流量計原理:
在流體中設置三角柱型旋渦發生體,則從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦,這種旋渦稱為卡門旋渦,如圖所示,旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。設旋渦的發生頻率為f,被測介質平均流速為 ,旋渦發生體迎流面寬度為d,表體通徑為D,即可得到以下關系式: f=SrU1/d=SrU/md                     (1)
式中U1--旋渦發生體兩側平均流速,m/s;
Sr--斯特勞哈爾數;
m--旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比.
 管道內體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr                 (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1                  (3)
式中 K--流量計的儀表系數,脈沖數/m3(P/m3)。
K除與旋渦發生體、管道的幾何尺寸有關外,還與斯特勞哈爾數有關。斯特勞哈爾數為無量綱參數,它與旋渦發生體形狀及雷諾數有關,圖2所示為圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關系圖。由圖可見,在ReD=2×104~7×106范圍內,Sr可視為常數,這是儀表正常工作范圍。當測量氣體流量時,VSF的流量計算式為(4)
式中 qVn,qV--分別為標準狀態下(0oC或20oC,101.325kPa)和工況下的體積流量,m3/h;
Pn,P--分別為標準狀態下和工況下的絕對壓力,Pa;
Tn,T--分別為標準狀態下和工況下的熱力學溫度,K;
Zn,Z--分別為標準狀態下和工況下氣體壓縮系數。
由上式可見,VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響,即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量,這時流量計的輸出信號應同時監測體積流量和流體密度,流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。
渦街流量計便是依據卡門旋渦原理進行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質適應能力,無需溫度壓力補償即可直接測量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量,配備溫度、壓力傳感器可測量標況體積流量和質量流量,是節流式流量計的理想替代產品。
為提高渦街流量計的耐高溫及抗振動性能,我公司新近開發出了SDLU改進型渦街流量傳感器,因其獨特的結構和選材使該傳感器可在高溫(350℃)、強振動(≤1g)的惡劣工況下使用。
在實際應用中,往往最大流量遠低于儀表的上限值,隨著負荷的變化,最小流量又往往會低于儀表的下限值,儀表并非工作在它的最佳工作段,為了解決這一問題,通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速,并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量,但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進行整流,使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器,具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用,其結構尺寸小,僅為工藝管內徑的1/3,與渦街流量計作成一體,不僅不需要另外附加一段直管段,還可以降低對工藝管直管段的要求,安裝非常方便。
 
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