涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+350℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的测量仪器。
一台完整的涡街流量计应由表体、发生体、检测元件和信号转换器四部分组成。涡街流量计是通过测量旋涡频率进而实现流量测量的。但是要实现旋涡频率测量,必需解决以下几方面问题:
(1)设计流量特性优良的发生体,在较宽的雷诺数范围内,分离出强烈而稳定的卡曼涡街;
(2)要选用符合流体性质和测量要求的检测技术,设计检测灵敏度髙、测量范围度宽的检测元件;
(3)设计抗干扰能力强的信号处理电路。
一、涡街流量计的技术参数
①测量介质:气体、液体、蒸气
②连接方式:法兰卡装式、法兰式、插入式涡街流量计
③流量测量范围正常测量流速范围雷诺数1.5×104~4×106;气体5~50m/s;液体0.5~7m/s
④测量精度1.0级1.5级
⑤被测介质温度:常温–25℃~250℃,高温-25℃~350℃
⑥输出信号脉冲电压输出信号高电平8~10V低电平0.7~1.3V
⑦脉冲占空比约50%,传输距离为100m
⑧脉冲电流远传信号4~20mA,传输距离为1000m
⑨仪表使用环境温度:-25℃~+55℃湿度:5~90%RH50℃
⑩材质不锈钢
⑪电源DC24V或锂电池3.6V
⑫防爆等级CT6,防护等级IP65
二、各组成部件的选择
1、涡街流量变送器的选择
在饱和蒸汽测量中采用VA型压电式涡街流量变送器,由于涡街流量计量程范围宽,因此,在实际应用中,一般主要考虑测量饱和蒸汽的流量不得低于涡街流量计的下限,也就是说必须满足流体流速不得低于5m/s。根据用汽量的大小选用不同口径的涡街流量变送器,而不能以现有的工艺管道口径来选择变送器口径。
2、温度和压力补偿
由于饱和蒸汽管路长,温度和压力波动较大,我们一般都建议客户采用带温度和压力补偿功能的一体化涡街流量计。
3、显示仪表选择
配套的智能流量显示仪,具有稳压补偿、瞬时流量显示和累积流量积算功能。
三、结构组成
涡街流量计由传感器和流量积算仪两部分组成,如下图所示。传感器由旋涡发生体(阻 流体、检测元件、壳体等部分组成。流量积算仪则包括信号处理电路(由前置放大器、滤波 整形电路组成)、微处理器、A/D 转换电路、按键、电源、输出接口电路、显示、通讯电路等部分组成。
涡街流量计结构图
涡街流量计的传感器由旋涡发生体(阻流体)、检测元件、壳体等部分组成。
1.旋涡发生体
旋涡发生体与测量管道的轴线垂直,可通过焊接在壳体内或用密封件安装在壳体内,其 功能就是产生卡门涡街。
旋涡发生体是流量计的主要部件,它的形状、几何参数与涡街流量计的流量特性(仪表 系数、线性度、范围度、重复性等)和阻力特性密切相关,具有以下特点:
1、应有非流线型、对称的截面,流体通过时可产生均匀的旋涡,截面的边缘锋利能使得旋涡在发生体轴线方向上同步分离;在较宽的雷诺数范围内,有稳定的旋涡分离点,保持恒定 的斯特劳哈尔数;
2、可产生强烈的涡街,信号的信噪比高,便于信号的检测;
3、形状和结构简单,便于加工;
4、满足不同介质对发生体的要求,如高温、低温、耐腐蚀、耐磨蚀、耐脏污等。
旋涡发生体形状各异,种类繁多,据目前已开发出的旋涡发生体可分为单旋涡发生体和 多旋涡发生体两类,如下图所示。
单旋涡发生体
单旋涡发生体 单旋涡发生体的基本形有圆柱、矩形柱、三角柱和T 型,其他形状皆为这些基本形的变 形。三角柱形旋涡发生体是应用*广泛的一种,如下图所示。各尺寸之间的比例关系大致如下:
d/D=0.2~0.3;c/D=0.1~0.2;b/d=1~1.5;θ=15
三角柱旋涡发生体
为提高涡街强度和稳定性,可采用多旋涡发生体,如下图所示,不过它的应用并不普遍。
双、多旋涡发生体
2.检测元件
检测元件安装在壳体上,可采用热敏、应变、磁电、电容、应力、光电、超声等敏感元 件制作,用以检测发生体产生的卡门涡街信号。其检测方式有下面几种形式:
1、用设置在旋涡发生体内的传感器直接检测发生体两侧压力脉动,简称“体内法”;
2、旋涡发生体上开设导压孔,在导压孔中安装传感器检测发生体两侧差压,简称“导压法”;
3、检测旋涡发生体周围交变环流,简称“交变环流法”;
4、检测旋涡发生体背面交变差压,简称“背面差压法”;
5、检测尾流中旋涡列,简称“尾流法”。
旋涡发生体、传感器和检测方式一览表