一、渦街流量計與孔板流量計目前的技術(shù)水平
渦街流量主的基本結(jié)構(gòu)由渦街發(fā)生體、檢測元件、信號處理放大電路組成,目前對于渦街發(fā)生體的研究已達到相當完善的程度,以三角型發(fā)生體為zui佳型體,檢測元件有熱敏電阻、應(yīng)變片、壓電晶體、差動電容、超聲波等。信號處理部分有許多已微機化。目前,孔板流量計的技術(shù)發(fā)展水平仍以確定的經(jīng)驗公式為基礎(chǔ),1980年國際標準化組織將R541與R78兩個標準合并成標準ISO5167(1980)
二、工作原理
渦街流量計是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的,流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時,在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān),可用下式表示
F=Stv/d
式中:偽旋渦的釋放頻率,Hz,v灼流過旋渴發(fā)生體的流體平均速度,m/s旋渦發(fā)生體特征寬度,m;S斯特羅哈數(shù),無量綱,它的數(shù)值范圍為0.14~0.27。S堤雷諾數(shù)的函數(shù),St=f(1/Re)。
當雷諾數(shù)Re在102~105范圍內(nèi),S值約為0.2,因此,在測量中,要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在102~105,旋渦頻率f=0.2v/d。由此可知,通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度y再由式q=vA可以求出流量q,其中A為流體流過定渦發(fā)生體的截面積。
這些交替變化的旋渴就形成了一系列交替變化的負壓力,該壓力作用在檢測探頭上,便產(chǎn)生一系列交變電信號,經(jīng)過前置放大器轉(zhuǎn)換、整形、放大處理后,輸出與旋渦同步成正比的脈沖頻率信號或標準信號。
孔板流量計是充滿管道的流體,當它們流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時,流速將在節(jié)流裝置的節(jié)流件處形成局部收縮,從而使流速增加,靜壓力低,于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓力降,即壓差介質(zhì)流動的流量越大,在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓差就越大,所以孔板流量計可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。這種測量方法是以能量守衡定律和流動連續(xù)性定律為基準的渦街流量計按率檢出方式可分為應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。街流量計是屬于zui年輕的一類流量計,但其發(fā)展迅速,目前已成為通用的一類流量計。
1、優(yōu)點
(1)渦街流量計無可動部件,測量元件結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,使用壽命長。
(2)渦街流量計測量范圍寬。量程比一般能達到1:10。
(3)渦街流量計的體積流量不受被測流體的溫度、壓力、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響。一般不需單獨標定。它可以測量液體、氣體或蒸汽的流量。
(4)它造成的壓力損失小。
(5)準確度較高,重復(fù)性為0.5%,且維護量小。一次元件的流量特性對控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。由于渦街的輸出頻率與流量成線性關(guān)系,當它與調(diào)節(jié)閱,調(diào)節(jié)器級成一個控制系統(tǒng)時,相當于個時滯和時間常數(shù)都小到可忽略的一個滯后環(huán)節(jié),可視為比例環(huán)節(jié),廣義對象的特性*取決于回路中其他環(huán)節(jié),對控制系統(tǒng)幾無影響。
2、缺點
(1)渦街流量計工作狀態(tài)下的體積流量不受被測流體溫度壓力、密度等熱工參數(shù)的影響,但液體或蒸汽的zui終測量結(jié)果應(yīng)是質(zhì)量流量,對于氣體,zui終測量結(jié)果應(yīng)是標準體積流量。質(zhì)量流量或標準體積流暈都必須通過流體密度進行換算,必須考慮流體工況變化引起的流體密度變化。
(2)造成流量測量誤差的因素主要有:管道流速不均造成的測量誤差;不能準確確定流體工況變化時的介質(zhì)密度;將濕飽和蒸汽假設(shè)成干飽和蒸汽進行測量。這些誤差如果不加以限制或消除,渦街流量計的總測量誤差會很大。
(3)抗振性能差。外來振動會使渦街流量計產(chǎn)生測量誤差甚至不能正常工作。通道流體高流速沖擊會使渦街發(fā)生體的懸臂產(chǎn)生附加振動,使測量精度降低。大管徑影響更為明顯。
(4)對測量臟污介質(zhì)適應(yīng)性差。渦街流量計的發(fā)生體極易被介質(zhì)臟污或被污物纏繞,改變幾何體尺寸,對測量精度造成極大影響。
(5直管段要求高。專家指出,渦街流量計直管段一定要保證前40D后20D,才能滿足測量要求。
(6)耐溫性能差。渦街流量計一般只能測量300C以下介質(zhì)的流體流量。
