渦街流量計主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)。其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動機械零件,因此可靠性高,維護量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。采用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標準信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較先進、理想的流量儀表。
測量誤差大的原因:
1)直管段長度不足
2)模擬轉換電路零漂或滿量程調(diào)整不對
3)供電電壓變化過大
4)儀表超過檢定周期
5)傳感器與配管內(nèi)徑差異較大
6)安裝不同心或密封墊凸入管內(nèi)
7)傳感器沾污或損傷
8)有兩相流或脈動流
9)管道泄漏
測量誤差解決辦法:
1)加長渦街流量計直管段或加裝流動調(diào)整器
2)校正零點和量程刻度
3)檢查電源
4)及時送檢
5)檢查配管內(nèi)徑,修正儀表系數(shù)
6)調(diào)整安裝,修整密封墊
7)清洗更換傳感器
8)排除兩相流或脈動流
9)排除泄漏
智能渦街流量計是以全新的設計理念,將溫度、壓力、流量信號集于一體,通過智能數(shù)字處理器將三種信號混合處理后輸出一個補償后的標準流量,從而實現(xiàn)了對氣體、蒸汽的溫壓補償功能。由于采用了智能一體化的設計理念,因此,溫壓補償智能型渦街流量計具有結構緊湊、安裝使用維護方便的特點。
下面介紹智能渦街流量計工作原理:
在流體中設置三角柱型旋渦發(fā)生體,則從旋渦發(fā)生體兩側交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡門原理,如圖(一)所示。
在漩渦發(fā)生體中裝入電容檢測探頭或壓電檢測探頭及相應匹配電路,即可構成電容檢測式空氣流量/傳感器或壓電檢測式煤氣流量傳感器。
圖(一)旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設旋渦的發(fā)生頻率為f,被測介質(zhì)來流的平均速度為V,旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,表體通徑為D,根據(jù)卡曼空氣原理,有如下關系式:
f=St.V/〔(1-1.25d/D)d〕
式中:f-發(fā)生體一側產(chǎn)生的卡門旋渦頻率
St-斯特羅哈爾數(shù)
V-流體的平均流速
d-柱體流面寬度
D-管道內(nèi)徑
在曲線表中St=0.17的平直部分,漩渦的釋放頻率與流速成正比,即為空氣流量傳感器測量范圍度。只要檢測出頻率f就可以求得管內(nèi)流體的流速,由流速V求出體積流量。
Q=3600f/K或M=ρ3600f/K
式中:K=儀表常數(shù)(1/m3)。
M=質(zhì)量流量
Q=體積流量(m3/h)
ρ=介質(zhì)密度(kg/m3)
F=頻率Hz
智能渦街流量計結構
智能渦街流量計由傳感器和轉換器兩部分組成,如圖3所示。傳感器包括旋渦發(fā)生體(阻流體)、檢測元件、儀表表體等;轉換器包括前置放大器、濾波整形電路、D/A轉換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護罩等。近年來智能式流量計還把微處理器、顯示通訊及其他功能模塊亦裝在轉換器內(nèi)。
旋渦發(fā)生體是檢測器的主要部件,它與儀表的流量特性(儀表系數(shù)、線性度、范圍度等)和阻力特性(壓力損失)密切相關,對它的要求如下。
1)能控制旋渦在旋渦發(fā)生體軸線方向上同步分離;
2)在較寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi),有穩(wěn)定的旋渦分離點,保持恒定的斯特勞哈爾數(shù);
3)能產(chǎn)生強烈的渦街,信號的信噪比高;
4)形狀和結構簡單,便于加工和幾何參數(shù)標準化,以及各種檢測元件的安裝和組合;
5)材質(zhì)應滿足流體性質(zhì)的要求,耐腐蝕,耐磨蝕,耐溫度變化;
6)固有頻率在渦街信號的頻帶外。
已經(jīng)開發(fā)出形狀繁多的旋渦發(fā)生體,它可分為單旋渦發(fā)生體和多旋渦發(fā)生體兩類,如圖4所示。單旋渦發(fā)生體的基本形有圓柱、矩形柱和三角柱,其他形狀皆為這些基本形的變形。三角柱形旋渦發(fā)生體是應用廣泛的一種,如圖5所示。圖中D為儀表口徑。為提高渦街強度和穩(wěn)定性,可采用多旋渦發(fā)生體,不過它的應用并不普遍。
智能渦街流量計外型簡潔,測量精度高,性能穩(wěn)定,具有多種安裝、供電、信號輸出方式,可提供特殊管道及工況定制,產(chǎn)品選型,現(xiàn)場工控自動化設計等.
2、流量計應使用在介質(zhì)工作壓力和溫度范圍的技術參數(shù)內(nèi)。不要刻意選用高壓力等級和超高溫度的儀表,應根據(jù)實際工作壓力和溫度選用儀表,后者價格要高些。
3、在爆炸危險場所,應選用防爆型流量計。
4、渦街流量計的下限流量取決于介質(zhì)的工況密度和運動粘度,其上限流量一般不受介質(zhì)壓力和溫度的影響,因此確定流量范圍只要確定實際可用的下限流量即可。計算出下限流量后,查流量范圍表即可確定相應口徑。