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渦街流量計(jì)工作原理

時(shí)間:2019/4/4閱讀:4327
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渦街流量計(jì)可用于各種流體,即液體,氣體和蒸汽。它們被視為shou選,需要經(jīng)過驗(yàn)證才能滿足特定應(yīng)用的要求。
 

 

  渦街流量計(jì)本質(zhì)上是頻率計(jì),因?yàn)樗鼈儨y量由“鈍體”或“脫落桿”產(chǎn)生的渦流的頻率。渦流只會(huì)從一定的速度(RE-數(shù))開始,因此渦流計(jì)將具有一個(gè)被稱為“截止”點(diǎn)的升高的零點(diǎn)。在速度變?yōu)榱阒埃瑑x表輸出將被切割為零。

 

  在一定的回流(上方截止點(diǎn)),一些渦流計(jì)可能產(chǎn)生輸出信號(hào),這可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的解釋。

 

  渦流流量計(jì)是實(shí)際的體積流量計(jì),如孔板流量計(jì)。這些像孔板米一樣的侵入式儀表會(huì)在流量增加時(shí)導(dǎo)致壓力下降,從而導(dǎo)致yong久性損失。因此,接近其沸點(diǎn)的液體會(huì)在儀表上的壓力下降到低于液體的蒸汽壓力時(shí)引入空化。一旦壓力恢復(fù)到高于蒸汽壓力,氣泡就會(huì)形成。氣蝕導(dǎo)致儀表發(fā)生故障,應(yīng)始終避免。

  原理-以一定速度流動(dòng)并通過固定障礙物的流體產(chǎn)生渦流。渦流的產(chǎn)生被稱為卡曼的漩渦,漩渦的頂點(diǎn)將是近似的。虛張聲勢體下游1.2D。一旦拉伸的導(dǎo)線開始在氣流中振動(dòng),頻率將與氣流速度成正比,

 

  St=f*d/V0(withoutdimention)

 

  St=Strouhal’snumber

 

  f=frequencyofwire

 

  d=diameterofwire

 

  V0=Velocity

 

  這種現(xiàn)象被稱為“渦旋脫落”,渦旋列被稱為“卡曼的渦街”。

 

  渦旋脫落的頻率是流體速度的直接線性函數(shù),頻率取決于阻流體的形狀和面寬。由于管道的阻塞寬度和內(nèi)徑或多或少是恒定的,因此頻率由以下表達(dá)式給出-

 

  f=(St*V)/c*D

 

  f=渦旋頻率,Hz

 

  St=strouhal的數(shù)量,維數(shù)更少

 

  V=梭口桿處的流體速度,m/s

 

  D=管道的內(nèi)徑,m

 

  c=常數(shù)(比率d/D)

 

  d=棚桿的面寬,m

 

  渦街流量計(jì)上的壓力損失梯度將具有與孔板流量計(jì)相似的形狀。壓力的低點(diǎn)將位于脫落桿處(與孔板流量計(jì)的靜脈收縮率相當(dāng))。這個(gè)壓力點(diǎn)下游將逐漸恢復(fù),終導(dǎo)致yong久壓力損失。為了避免氣蝕,靜脈收縮時(shí)的壓力損失是有意義的。

 

  確保不發(fā)生氣穴現(xiàn)象所需的小背壓是:

 

  Pmin=3.2*Pdel+1.25*Pv

 

  Pmin=流量計(jì)下游五個(gè)管道直徑的小所需壓力

 

  Pdel=以巴為單位計(jì)算的yong久壓力損失

 

  Pv=在工作溫度下的蒸汽壓力,單位為bar

 

  -對(duì)于大多數(shù)渦流流量計(jì),d/D將具有范圍,0.22-0.26,并且頻率od渦旋將取決于儀表的尺寸,更大的儀表,更低的頻率。因此,渦街流量計(jì)的大直徑受到限制,因?yàn)閮x表的分辨率可能成為一個(gè)問題。出于控制目的。為了克服這個(gè)問題,使用了車載數(shù)字乘法器,它將乘以渦流頻率而沒有額外的誤差。

 

  渦街流量計(jì)的性能受以下因素影響─

 

  由于侵蝕而改變的棚桿幾何形狀

 

  沉淀物以及上游腐蝕物

 

  如果沒有妥善保護(hù),可以改變棚桿的位置

 

  液壓噪音。

 

  一般儀表將包括以下電子部分-

 

  拾取元件,AC前置放大器,帶濾波器的AC放大器,降噪功能,施密特觸發(fā)器,微處理器

 

  特征-

 

  渦街流量計(jì)提供線性數(shù)字(或模擬)輸出信號(hào),無需使用單獨(dú)的變送器或轉(zhuǎn)換器,簡化了設(shè)備安裝。盡管該范圍取決于操作條件,但在可能的寬流量范圍內(nèi),儀表精度良好。脫落頻率是阻流體尺寸的函數(shù),并且是一種自然現(xiàn)象,確保良好的校準(zhǔn)長期穩(wěn)定性和重復(fù)性優(yōu)于±0.15%的速率。沒有漂移,因?yàn)檫@是一個(gè)頻率系統(tǒng)。

 

  該儀表具有任何移動(dòng)或磨損組件,提供更高的可靠性和減少維護(hù)。由于沒有閥門或歧管導(dǎo)致泄漏問題,因此進(jìn)一步減少了維護(hù)。沒有閥門或歧管導(dǎo)致特別安全的安裝,這是過程流體有害或有毒時(shí)的重要考慮因素。

 

  如果使用的傳感器足夠靈敏,則可以在氣體和液體上使用相同的渦旋流量計(jì)。此外,儀表的校準(zhǔn)實(shí)際上與操作條件(粘度,密度,壓力,溫度等)無關(guān),無論儀表是用于氣體還是液體。

 

  渦街流量計(jì)還具有較低的安裝成本,特別是在直徑小于6英寸(152毫米)的管道中,與孔板和差壓變送器的安裝成本相比具有競爭力。

 

  限制包括儀表尺寸范圍。低于0.5英寸(12毫米)直徑的儀表是不實(shí)用的,并且高于12英寸(300毫米)的儀表由于其與孔板系統(tǒng)相比的高成本及其有限的輸出脈沖分辨率而具有有限的應(yīng)用。隨著管道直徑的增加,每立方體積產(chǎn)生的脈沖數(shù)量隨立方規(guī)律的增加而減小。因此,直徑為24英寸(610毫米)的渦街流量計(jì)具有典型的阻塞率0.3,在10英尺/秒(3米/秒)流體速度下僅具有大約5赫茲的滿量程頻率輸出。

 

  選擇和尺寸:

 

  作為選擇過程的步,應(yīng)將操作條件(過程流體溫度,環(huán)境溫度,管路壓力等)與儀表規(guī)格進(jìn)行比較。然后應(yīng)檢查儀表接液材料(包括粘合劑)和傳感器與化學(xué)侵蝕和安全性的過程流體的兼容性。例如,在氧氣上,應(yīng)避免使用有色金屬材料或極其謹(jǐn)慎地接近。然后應(yīng)建立給定應(yīng)用的流量計(jì)小和大流量。

 

  儀表小流量由雷諾數(shù)10,000至10,500,流體密度和電子設(shè)備的小可接受脫落頻率確定。大流速由儀表壓力損失(通常是兩個(gè)速度頭),液體空化的開始和氣體的聲速流動(dòng)(阻塞)決定。因此,任何應(yīng)用的流量范圍*取決于工作流體粘度,密度和蒸汽壓力,以及應(yīng)用的大流速和管線壓力。對(duì)于低粘度產(chǎn)品,如水,汽油和液氨,應(yīng)用大速度為15ft/s(4.6m/s),渦街流量計(jì)的可調(diào)范圍約為20:1,壓力損失約為4PSIG(27.4千帕)。

 

  該儀表的良好(“速率”)精度和數(shù)字線性輸出信號(hào)使其在寬流量范圍內(nèi)的應(yīng)用成為一個(gè)實(shí)際的主張。可調(diào)節(jié)性隨著粘度的增加,密度的降低或該方法的大流速的降低而成比例地下降。因此,渦街流量計(jì)不適用于高粘度液體。

 

  渦街流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

 

  渦街流量計(jì)可用于液體,氣體和蒸汽

 

  低磨損(相對(duì)于渦輪流量計(jì)

 

  相對(duì)較低的安裝和維護(hù)成本

 

  對(duì)工藝條件變化的低靈敏度

 

  穩(wěn)定的長期精度和可重復(fù)性

 

  適用于廣泛工藝溫度范圍

 

  適用于各種管道尺寸

 

  渦街流量計(jì)的限制

 

  不適合非常低的流量

 

  渦街流量計(jì)的上游和下游需要小長度的直管

 

  渦街流量計(jì)適用于各種應(yīng)用和行業(yè),但適用于干凈,低粘度,中高速流體。

 

  一些主要用途包括:

 

  天然氣計(jì)量的貿(mào)易交接

 

  蒸汽測量

 

  液體懸浮液的流動(dòng)

 

  一般水應(yīng)用

 

  液體化學(xué)品和藥品

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