青天特克分析渦街流量計(jì)選型設(shè)計(jì)及局限性
發(fā)布時(shí)間：2020-12-22
旋街道流量計(jì)是20世紀(jì)80年代中期開始發(fā)展起來的一種新型流量計(jì)，具有許多優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代流量測(cè)量中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。渦街流量計(jì)在國內(nèi)的應(yīng)用也越來越受到重視，目前我國已經(jīng)有了性能優(yōu)良、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列產(chǎn)品。渦街流量計(jì)是在流體振動(dòng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，根據(jù)旋渦類型的不同，檢測(cè)方法由熱絲式、熱敏式逐步發(fā)展到應(yīng)力式、磁敏式和微分開關(guān)電容式、超聲式等。旋渦街流量計(jì)可以應(yīng)用于幾乎所有可以形成旋渦結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，不僅可以用來測(cè)量封閉管道，也可以測(cè)量開槽。渦街流量計(jì)與渦輪流量計(jì)相比，無可移動(dòng)機(jī)械部件，維修工作量小，儀器參數(shù)穩(wěn)定；與孔板流量計(jì)相比，測(cè)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(jì)的環(huán)境相關(guān)參數(shù)較多，在使用現(xiàn)場(chǎng)容易被忽視，從而影響其性能的正常發(fā)揮。
旋渦街道流量計(jì)的原理是在流量計(jì)管路中，設(shè)置一個(gè)滯流件，當(dāng)流體流經(jīng)該滯流件時(shí)，由于滯流件表面的滯流作用等原因，在該滯流件的下游產(chǎn)生兩列不對(duì)稱的旋渦，在該滯流件的側(cè)后方分離，形成所謂的卡門(Karman)旋渦列，這兩列旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反，而卡門在理論上證明了當(dāng)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(shí)，該旋渦列是穩(wěn)定的雷諾數(shù)Re，表示粘性流體的流動(dòng)特性的一個(gè)無量綱數(shù)，其物理意義是流體流動(dòng)的慣性力與粘滯力的比值。所以流體的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)渦街流量計(jì)的使用也會(huì)產(chǎn)生影響。若環(huán)境參數(shù)影響流體的流動(dòng)狀態(tài)，也會(huì)影響渦街流量計(jì)的工作性能。
通過長期的實(shí)踐，我們總結(jié)出了以下幾個(gè)方面對(duì)渦街流量計(jì)的使用產(chǎn)生影響，針對(duì)這些問題進(jìn)行了分析。
旋渦流量計(jì)的測(cè)量范圍較大，一般為10:1，但其測(cè)量下限受多種因素的限制：Re>10000是旋渦流量計(jì)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(zhì)流速較低，旋渦強(qiáng)度、旋轉(zhuǎn)速度也較低，很難引起敏感元件的響應(yīng)信號(hào)，旋渦頻率f也較小，還會(huì)造成信號(hào)處理上的困難。由于傳感器的頻率響應(yīng)(如磁敏式一般不超過400Hz)及電路的頻率都有測(cè)量上限，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行流速范圍的計(jì)算、核算，并根據(jù)流動(dòng)速度來選擇。用地的環(huán)境條件比較復(fù)雜，選型時(shí)除了考慮環(huán)境溫度、濕度、氣氛等條件外，還要考慮電磁干擾。對(duì)于高壓輸電電站、大型整流所等干擾較大的場(chǎng)合，磁敏、壓電應(yīng)力式等儀器不能正常或精確測(cè)量。
振蕩也是這類儀器的主要對(duì)手。使用時(shí)應(yīng)注意避免管子的機(jī)械振動(dòng)，特別是管子的橫向振動(dòng)(與管子軸線垂直的旋渦發(fā)生體軸線的振動(dòng))，這一影響在流量計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中無法抑制和消除。因?yàn)闇u街信號(hào)對(duì)流場(chǎng)的影響同樣敏感，所以當(dāng)直管段長度無法保證渦街穩(wěn)定所需的流動(dòng)條件時(shí)，不宜選用。甚至抗振性較強(qiáng)的電容式、超聲波式，都可以保證流體的單向流動(dòng)充分發(fā)展，這一點(diǎn)不容忽視。
介電溫度對(duì)渦街流量計(jì)的性能也有重要影響。如果壓力應(yīng)力式渦街流量計(jì)在300℃狀態(tài)下不能長時(shí)間使用，由于其絕緣阻抗會(huì)由10MΩ~100MΩ急速下降到1MΩ~10KΩ，輸出信號(hào)也變小，導(dǎo)致測(cè)量特性惡化，因此最好選擇磁敏式或電容式結(jié)構(gòu)。傳感器與轉(zhuǎn)換器應(yīng)采用獨(dú)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(jì)是一種較新的流量計(jì)，處于開發(fā)階段，如果選用不當(dāng)，將無法很好地發(fā)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(rèn)真維護(hù)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，提高對(duì)系統(tǒng)故障的預(yù)見性及判斷、處理問題的能力，才能達(dá)到滿意的效果。
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