渦街流量計(jì)剖析課件

1、渦街流量計(jì)一、流量測(cè)量1.1流量基本概念流量是流體在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道或設(shè)備某橫截面處的數(shù)量。質(zhì)量流量：是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的流體質(zhì)量，用qm表示，單位為kg/s。重量流量：是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的流體重量，用qG表示，單位為kgf/s。體積流量：是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的流體體積，用qV表示，單位為m3/s瞬時(shí)流量:是指在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道或明渠某一截面的流體的量。累積流量:是指在某一時(shí)間間隔內(nèi)流體通過(guò)的總量。該總量可以用在該段時(shí)間間隔內(nèi)的瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間的積分而得到，所以也叫積分流量。累積流量除以流體流過(guò)的時(shí)間間隔，即為平均流量。 1.2流量測(cè)量方法：（1）速度式流量測(cè)量方法直接測(cè)出管道內(nèi)流體的流速，以此作為

2、流量測(cè)量的依據(jù)。（2）容積式流量測(cè)量方法通過(guò)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)流量?jī)x表排出的流體的固定容積的數(shù)目來(lái)實(shí)現(xiàn)。（3）通過(guò)直接或間接的方法測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道截面的流體質(zhì)量數(shù)。1.3流量計(jì)種類：（1）節(jié)流式流量計(jì)：孔板、文特里（2）容積式流量計(jì)：往復(fù)活塞、旋轉(zhuǎn)活塞、圓板、刮板、齒輪、薄膜（3）面積流量計(jì)：浮子（4）葉輪流量計(jì)：水表、渦輪（5）電磁流量計(jì)（6）超聲流量計(jì)（7）流體振動(dòng)流量計(jì)：渦街、渦流、射流（8）其他：熱線、皮托管、堰槽、LDV、標(biāo)記1.4差壓式流量計(jì)：主要利用管內(nèi)流體通過(guò)節(jié)流裝置時(shí)，其流量與節(jié)流裝置前后的壓差有一定的關(guān)系。屬于這類流量計(jì)的有標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置等。差壓式流量計(jì)是由將被測(cè)流體的

3、流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)的節(jié)流裝置、壓力信號(hào)傳輸管道和用來(lái)測(cè)量差壓的差壓計(jì)組成。差壓式流量計(jì)工作原理及流量基本公式1.5容積式流量計(jì)：主要利用流體連續(xù)通過(guò)一定容積之后進(jìn)行流量累積的原理。屬于這類流量計(jì)的有橢圓齒輪流量計(jì)和腰輪流量計(jì)。橢圓齒輪流量計(jì)1.6面積流量計(jì)：浮子金屬管浮子流量計(jì)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)1.7葉輪流量計(jì)1.8電磁流量計(jì)1.9超聲流量計(jì)2.1基本原理：流體流經(jīng)阻擋體或者是特制的元件時(shí)，產(chǎn)生了流動(dòng)振蕩，通過(guò)測(cè)定其振蕩頻率來(lái)反映通過(guò)的流量。 2.2特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)可動(dòng)部件，壽命長(zhǎng)；準(zhǔn)確度高，線性范圍寬；量程范圍寬（100：1）；壓力損失?。徊皇躊、t、等流體參數(shù)變化的影響；氣、液均可以使用，可用

4、于大口徑管道的氣液測(cè)量。 缺點(diǎn)：干擾引起的流量振蕩時(shí)影響較大。渦街流量計(jì)外形圖二、渦街流量計(jì)工作原理一、卡門渦街渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)著名的卡門渦街流量原理。如圖所示，在流體沿旋渦發(fā)生體流動(dòng)的速度加快，從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生有規(guī)律的旋渦。流體流經(jīng)柱體時(shí)，速度上升，壓力下降（節(jié)流），在圓柱體后速度下降，壓力上升。當(dāng)ReD60時(shí)，附面層分離，產(chǎn)生旋向相反，且交替出現(xiàn)的旋渦。且當(dāng)渦街寬度h/相鄰旋渦間距l(xiāng) =0.2806時(shí)，渦街達(dá)到穩(wěn)定。數(shù)量關(guān)系：當(dāng)ReD=20050000時(shí)：渦列頻率斯特羅哈數(shù)渦列發(fā)生體兩側(cè)流體的平均流速渦列發(fā)生體迎流面的最大寬度渦列發(fā)生體兩側(cè)的流通截面積 體

5、積流量斯特羅哈數(shù)St主要與漩渦發(fā)生體的形狀和雷諾數(shù)有關(guān)，形狀確定后，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)St為常數(shù)。2. 4 渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu) 渦街流量計(jì)傳感器轉(zhuǎn)換器傳感器旋渦發(fā)生體（阻流體）、檢測(cè)元件、儀表表體；轉(zhuǎn)換器前置放大器、濾波整形電路、DA轉(zhuǎn)換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護(hù)罩 2.4旋渦發(fā)生體與儀表的流量特性（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(guān)，要求如下：能控制旋渦在旋渦發(fā)生體軸線方向上同步分離；在較寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，有穩(wěn)定的旋渦分離點(diǎn)，保持 恒定的斯特勞哈爾數(shù)；能產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦街，信號(hào)的信噪比高；形狀和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工、安裝和組合；材質(zhì)應(yīng)滿足流體性質(zhì)的要求，耐腐蝕，耐磨

6、蝕，耐溫變；固有頻率在渦街信號(hào)的頻帶外。旋渦發(fā)生體和檢測(cè)方式一覽表2.5檢測(cè)方式與前置放大器檢測(cè)方法熱敏式超聲式應(yīng)變式應(yīng)力式電容式光電式電磁式前置放大器恒流放大器選頻放大器恒流放大器電荷放大器調(diào)諧-振動(dòng)放大器光電放大器低頻放大器2.6頻率檢測(cè)方法主要方法：壓力脈動(dòng)測(cè)量法、流速脈動(dòng)測(cè)量法、頻率直接檢測(cè)法；熱電阻法（P脈動(dòng)）： 把圓柱做成空心，中間放入一個(gè)加熱的電阻絲，在隔板層開(kāi)幾個(gè)導(dǎo)壓孔，當(dāng)一側(cè)產(chǎn)生渦列時(shí)，P變化（脈動(dòng)），另一側(cè)未變，所以流體經(jīng)過(guò)導(dǎo)壓孔突然流過(guò)電阻絲，使之冷卻，溫度降低，電阻減小，另一側(cè)再產(chǎn)生渦列時(shí)，流體反而再次冷卻，電阻減小，測(cè)出電阻下降的次數(shù)就可以推出f。熱敏電阻法（靈敏度高

7、）：在三角柱體的迎流面上對(duì)稱的嵌入兩個(gè)熱敏電阻，熱敏電阻中通入恒定的電流，使之溫度在流體靜止的情況下比流體高出10左右。未起漩時(shí)，流體的溫度相同，交替旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)生漩渦的一側(cè)，能量損失，因此流速降低，此側(cè)對(duì)電阻的冷卻作用下降，可以產(chǎn)生一個(gè)脈沖。電磁檢測(cè)法：旋渦發(fā)生體后設(shè)置一個(gè)信號(hào)電極，并使電極處于一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的永久磁場(chǎng)中，流體旋渦的振動(dòng)使電極同頻率振動(dòng)，切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。特點(diǎn)：不怕管道振動(dòng)，剛剛興起的渦街頻率檢測(cè)方法。2.7安裝使用注意事項(xiàng)渦街流量計(jì)對(duì)管道流速分布畸變、旋轉(zhuǎn)流和流動(dòng)脈動(dòng)等敏感，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管道安裝條件應(yīng)充分重視，遵照生產(chǎn)廠使用說(shuō)明書(shū)的要求執(zhí)行。渦街流量計(jì)可安裝在室內(nèi)或室外

8、。如果安裝在地井里，有水淹的可能，要選用涎水型傳感器。傳感器在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝，但測(cè)量液體和氣體時(shí)為防止氣泡和液滴的干擾，安裝位置要注意 混相流體的安裝渦街流量計(jì)對(duì)上、下游直管段長(zhǎng)度的要求2.9渦街流量計(jì)的常見(jiàn)故障處理 (1)新安裝或新檢修好的渦街流量計(jì)安裝在現(xiàn)場(chǎng)管道上后，在開(kāi)表過(guò)程中有時(shí)顯示儀表無(wú)指示。這往往是管道內(nèi)無(wú)流量或流量很小，致使速度V=0或很小，在傳感器內(nèi)無(wú)旋渦產(chǎn)生。也可能是由于傳感器內(nèi)的檢測(cè)放大器靈敏度調(diào)得太低。如果管道內(nèi)未吹凈的焊渣、鐵屑等雜物卡在探頭與內(nèi)壁之間，使探頭不振動(dòng)，也會(huì)引起一次表無(wú)指示。 (2)管道內(nèi)無(wú)流體流動(dòng)，但顯示儀表有流量顯示。這是由于儀表接地不

9、良，引入了外部干擾引起的;也可能是由于靈敏度調(diào)得太高所致。實(shí)踐證明，靈敏度不能調(diào)得太高，否則會(huì)引起流量偏高或指示波動(dòng);調(diào)得太低，顯示儀表又無(wú)指示。一般應(yīng)在無(wú)流量和無(wú)外界干擾時(shí)，使顯示儀表指零即可。 (3)管道內(nèi)有強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)，也會(huì)使顯示儀表有指示，而工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)管道常常受動(dòng)力設(shè)備的影響而發(fā)生振動(dòng)，這種振動(dòng)所形成的噪聲干擾，對(duì)渦街流量計(jì)儀表的準(zhǔn)確檢測(cè)是非常有害的，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致儀表無(wú)法正常工作。如泵可以引起流體的壓力脈動(dòng)(靜壓脈動(dòng))，而間隙性大幅度的開(kāi)閉閥門，或負(fù)荷的突變，則可引起流體對(duì)儀表的大沖擊。渦街流量計(jì)最怕大范圍的波動(dòng)沖擊，更怕介質(zhì)中夾雜的焊渣、石塊等硬物的沖擊，這些都會(huì)使噪聲信號(hào)增大，以致影響測(cè)量精度。(5 )渦街傳感器的探頭與內(nèi)壁只有很小的距離，極易被沙粒、污物堵住，使振動(dòng)源不能振動(dòng)，儀表指零。此時(shí)如用外力敲擊幾下一次表的殼體，有時(shí)會(huì)把探頭與內(nèi)壁之間的污物