渦街流量計該怎么選型

    隨著流量計量技術(shù)的發(fā)展，渦街流量計得到了越來越多的應(yīng)用，但由于這種流量計的使用時間較短，在實際選用中往往會遇到許多問題，文章簡述了渦街流量計的工作原理，并給出了具體的選型使用建議。

    渦街流量計是具有當(dāng)代先進(jìn)水平的全新流量儀表，它是70年代末，80年代初發(fā)展起來的一種自然振蕩型流量計，自從問世以來便以嶄新的原理和結(jié)構(gòu) 表現(xiàn)出其他儀表*的*性，它具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，適用流體種類多，準(zhǔn)確度較高，流量范圍寬，壓力損失小等優(yōu)點，在很短的時間內(nèi)就得到了大 量的應(yīng)用。但由于應(yīng)用時間短，在應(yīng)用方面理論研究和實踐經(jīng)驗較少，根據(jù)我廠多年的使用實踐證明，合理的選型使用是應(yīng)用好這種流量計的關(guān)鍵。

1流量計的工作原理

    一個非線性物體置于流場中便會在物體的后方交替分離釋放出兩列規(guī)則的交錯旋渦，這種旋渦稱為“卡門渦街”。

    非流線型物體稱為旋渦發(fā)生體，在一定的流量范圍內(nèi)，旋渦分離頻率正比于管道內(nèi)的平均流速(流量)，通過各種形式檢測出旋渦分離頻率了可以測出流體的流量，設(shè)被測介質(zhì)來流的平均流速。，旋渦發(fā)生體的迎流面寬度為d，則有如下關(guān)系式:

式中f為渦街頻率;d為旋渦發(fā)生體寬度;，為來流速度;s，為斯特勞哈爾數(shù);d為表體通徑。

s，為一無量綱數(shù)，對于一定的旋渦發(fā)生體，斯特勞哈爾數(shù)s;與雷諾數(shù)r。

當(dāng)雷諾數(shù)r。在2x104一7xro“范圍內(nèi)時斯特勞哈爾數(shù)s，可以認(rèn)為是常數(shù)。

由式(1)可知，在旋渦發(fā)生體迎流面寬度d和斯特勞哈爾數(shù)5;為己知條件下，可以通過測量傳感器的分離頻率而確定管道內(nèi)流體平均流速。和體積流量。

2渦街流量計的選用

    在選用渦街流量計時，首先要注意到測量介質(zhì)的溫度和壓力，所選用的儀表必須能適應(yīng)實際狀態(tài)的溫度和所承受的壓力。其次要選擇合適的口徑，如果口 徑選擇過大，不僅提高了成本，而且也不能發(fā)揮流量計的能力，測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn);如果選擇口徑過小，則壓降過大，或者出現(xiàn)空穴現(xiàn)象，這都將影響儀表準(zhǔn)確度。另外 超速還能影響儀表壽命，導(dǎo)致機(jī)械損壞。在渦街流量計選型之前，應(yīng)對管道介質(zhì)的流量進(jìn)行核算，以確定實際工作流量是否會超出所選流量計的測量范圍。一般情況 下，管內(nèi)的zui大工作流量(流速)是不會超出渦街流量計的測量上限(空氣50耐s，蒸氣70耐s，水7m/s)。因此，只需對管道介質(zhì)的zui小流量進(jìn)行核算。

    如果渦街流量計是用于氣體測量，由于渦街流量計測量的是使用狀態(tài)下的體積流量，而一般提供的流量值往往是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量值，因此，首先需將標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)換算為工作狀態(tài)(液體因是不可壓縮性流體，一般不考慮這種狀態(tài))。換算公式如下：

式中q。為工作狀態(tài)流量，m3/h;q。為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)流量，擴(kuò)/h;p，為工作狀態(tài)壓力，pa;今為工作狀態(tài)溫度，℃;t。為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度，℃(注，t。一般是20℃)。

渦街流量計的zui小流量一般受如下因素的限制:

    (l)受流場的雷諾數(shù)的限制，前面講過，當(dāng)流場的雷諾數(shù)r。>2x104時，斯特勞哈爾數(shù)sr才是一個常數(shù)，產(chǎn)生的旋渦頻率與流速成線性 關(guān)系，所以，雷諾數(shù)re>2x104是渦街流量計的工作基本條件，當(dāng)雷諾數(shù)r。<2x104時，即使有旋渦產(chǎn)生并且能被檢測，此流量計的測量 數(shù)據(jù)也是有誤的。

    (2)旋渦能量的限制，流體介質(zhì)流速較低時，旋渦強度不夠(旋渦強度與升力砂’成比例關(guān)系)，旋渦的旋轉(zhuǎn)速度也低，不能產(chǎn)生足夠的升力，對于壓 電檢測，尤其是磁敏式檢測，能量不足以引起敏感元件變形或振動，不能產(chǎn)生信號，即使雷諾數(shù)r。能滿足檢測要求也不能實現(xiàn)檢測，儀表仍不能工作。

    (3)測量液體介質(zhì)，還應(yīng)檢查zui小工作壓力是否高于工作溫度下的飽和蒸汽壓，即是否產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，若產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，流量計無法工作，即使能工作，測量值則偏大。

    以上參數(shù)，廠家在說明書中一般均有說明，但一般廠家給出的zui小的流量是在特定的校準(zhǔn)狀態(tài)下(液體:常溫 水，‘=20℃，。=995.zkg/m，，，=1.006/ro一6m2/s;氣體:常溫空氣，t二20℃，p=0.impa，夕=l.zoskg /m，，卜二15/10一“mz/s給出的。

△p為zui大流量時傳感器的壓力損失

c。二2一2.6(阻力系數(shù)，各廠均有說明)

。為管道平均流速，m/s;p、為工作溫度下液體的飽和蒸氣壓，pa。

比較(。fmin)。和(、。m、。)，，選擇較大的一個流量即為該工況下的流量下限，用這個流量下限去選擇流量計。如果兩種口徑都能滿足測量 范圍時，為使管道內(nèi)的流速大一些盡可能選擇口徑小的傳感器。同時，流量范圍的確定還應(yīng)檢查是否在儀表的工作范圍，盡量要使流量計工作在上限流量的 1/2一2/3處zui為理想。

    還有，在某些情況下，例如測量液體和大口徑管道的時候，旋渦的頻率是很低的，對于過低的頻率信號，電路放大濾波和整形都會發(fā)生困難，測量的上限則受到傳感器的頻率響應(yīng)和電路的響應(yīng)的限制。

    所有各種儀表都有自己的特點，也必然有局限性，為了實現(xiàn)正確的計量，在選用渦街流量計時，同時應(yīng)注意渦街流量計的各種傳感器型式各有自己的特 點。熱敏式傳感器儀表靈敏度高，測量范圍大，下限流速低，在氣體測量，尤其密度較小的氣體測量時，能顯示出其*的*性，但耐腐蝕性、耐臟污性不夠理 想。壓電式儀表靈敏度較好，傳感器信號輸出幅度大，耐贓污性好，缺點是抗系統(tǒng)振動差一些，磁敏式儀表的zui大優(yōu)點是可以測量高溫介質(zhì)，zui高可達(dá)427℃，是 測量高溫蒸汽的理想儀表，耐腐蝕性也較好，相比之下，靈敏度和測量范圍不如熱敏式和壓電式。要掌握各種傳感器的優(yōu)缺點，揚長避短，正確選用，發(fā)揮儀表的特 長和優(yōu)勢。

3結(jié)束語

    渦街流量計所具有的很多優(yōu)點使渦街流量儀表成為這ro年來發(fā)展zui為迅速的流量技術(shù)之一。但是，由于有前面所說的一些限制，在一些苛刻的場合，渦 街流量計的應(yīng)用還是受到一定限制。幸運的是，在過去的幾年中，渦街流量計的設(shè)計有了長足的進(jìn)步，技術(shù)水平有了很大的提高，一些限制己得到初步克服，將來， 隨著流量技術(shù)的不斷發(fā)展，渦街流量計必將得到更為廣闊的應(yīng)用。