青天特克分析渦街流量計選型設計及局限性

2020-12-22

旋街道流量計是20世紀80年代中期開始發展起來的一種新型流量計，具有許多優點和優點，在現代流量測量中得到了越來越廣泛的應用。渦街流量計在國內的應用也越來越受到重視，目前我國已經有了性能優良、具有自主知識產權的系列產品。渦街流量計是在流體振動的基礎上發展起來的，根據旋渦類型的不同，檢測方法由熱絲式、熱敏式逐步發展到應力式、磁敏式和微分開關電容式、超聲式等。旋渦街流量計可以應用于幾乎所有可以形成旋渦結構的場合，不僅可以用來測量封閉管道，也可以測量開槽。渦街流量計與渦輪流量計相比，無可移動機械部件，維修工作量小，儀器參數穩定；與孔板流量計相比，測量范圍大，壓力損失小，精度高，安裝、維修方便。但是渦街流量計的環境相關參數較多，在使用現場容易被忽視，從而影響其性能的正常發揮。

旋渦街道流量計的原理是在流量計管路中，設置一個滯流件，當流體流經該滯流件時，由于滯流件表面的滯流作用等原因，在該滯流件的下游產生兩列不對稱的旋渦，在該滯流件的側后方分離，形成所謂的卡門(Karman)旋渦列，這兩列旋渦的旋轉方向相反，而卡門在理論上證明了當h/L=0.281(h為兩列滯流件之間的寬度，L為相鄰兩列的距離)時，該旋渦列是穩定的雷諾數Re，表示粘性流體的流動特性的一個無量綱數，其物理意義是流體流動的慣性力與粘滯力的比值。所以流體的流動狀態對渦街流量計的使用也會產生影響。若環境參數影響流體的流動狀態，也會影響渦街流量計的工作性能。

通過長期的實踐，我們總結出了以下幾個方面對渦街流量計的使用產生影響，針對這些問題進行了分析。

旋渦流量計的測量范圍較大，一般為10:1，但其測量下限受多種因素的限制：Re>10000是旋渦流量計工作的最基本條件，除此之外，還受到旋渦能量的限制，如介質流速較低，旋渦強度、旋轉速度也較低，很難引起敏感元件的響應信號，旋渦頻率f也較小，還會造成信號處理上的困難。由于傳感器的頻率響應(如磁敏式一般不超過400Hz)及電路的頻率都有測量上限，所以在設計時必須進行流速范圍的計算、核算，并根據流動速度來選擇。用地的環境條件比較復雜，選型時除了考慮環境溫度、濕度、氣氛等條件外，還要考慮電磁干擾。對于高壓輸電電站、大型整流所等干擾較大的場合，磁敏、壓電應力式等儀器不能正常或精確測量。

振蕩也是這類儀器的主要對手。使用時應注意避免管子的機械振動，特別是管子的橫向振動(與管子軸線垂直的旋渦發生體軸線的振動)，這一影響在流量計的結構設計中無法抑制和消除。因為渦街信號對流場的影響同樣敏感，所以當直管段長度無法保證渦街穩定所需的流動條件時，不宜選用。甚至抗振性較強的電容式、超聲波式，都可以保證流體的單向流動充分發展，這一點不容忽視。

介電溫度對渦街流量計的性能也有重要影響。如果壓力應力式渦街流量計在300℃狀態下不能長時間使用，由于其絕緣阻抗會由10MΩ~100MΩ急速下降到1MΩ~10KΩ，輸出信號也變小，導致測量特性惡化，因此最好選擇磁敏式或電容式結構。傳感器與轉換器應采用獨立安裝的方式，以免長期高溫影響儀表的可靠性和使用壽命。

渦街流量計是一種較新的流量計，處于開發階段，如果選用不當，將無法很好地發揮其性能。只需在合理選型、正確安裝之后，還需在使用過程中定期認真維護，不斷積累經驗，提高對系統故障的預見性及判斷、處理問題的能力，才能達到滿意的效果。

back

上一篇： 提高渦輪流量計精確度的幾種方法——青天特克

下一篇： 青天特克談談差壓變送器信號傳送失真引入的誤

18223340054

青天特克分析渦街流量計選型設計及局限性