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1、渦街流量計(jì)測(cè)量原理

渦街流量計(jì)是基于卡門(mén)渦街原理制成的一種流體振蕩性流量計(jì)。即在流動(dòng)的流體中放置一個(gè)非流線(xiàn)型的對(duì)稱(chēng)形狀的物體(渦街流量傳感器中稱(chēng)之為漩渦發(fā)生體),就會(huì)在其下流兩側(cè)產(chǎn)生兩列有規(guī)律的漩渦即卡門(mén)渦街,其漩渦率正比于來(lái)流速度:

F=Stu /d          （1）

式中F-渦街頻率

d-漩渦發(fā)生體寬度

u-來(lái)流速度

St-斯特勞哈爾數(shù)

St的值與漩渦發(fā)生體寬度d和雷諾數(shù)Re有關(guān)。當(dāng)雷諾數(shù)Re<2×10的4次方情況下,St為變數(shù):

當(dāng)Re在2×10的4次方~7×10的6次方的范圍內(nèi),S值基本上保持不變,這段范圍為流量計(jì)的基本測(cè)量范圍。式(1)表明,當(dāng)d和S.為定值時(shí),漩渦產(chǎn)生的頻率F與流體的平均流速u(mài)成正比,由于渦街傳感器所測(cè)的并不是平均流速,而大約是漩渦發(fā)生體兩側(cè)的流速。對(duì)于湍流狀態(tài),不同的雷諾數(shù)下,流速分布規(guī)律是不同的。即不同的流速下具有不同的流速分布,進(jìn)而說(shuō)明了渦街流量傳感器檢測(cè)到的主要反映漩渦發(fā)生體兩側(cè)的流速與管道平均流速的關(guān)系不是口隹一確定的。這說(shuō)明渦街流量傳感器的非線(xiàn)性誤差是其檢測(cè)機(jī)理所決定的。

2、渦街流量計(jì)在我廠的應(yīng)用實(shí)例

在動(dòng)力部制氧出口富氧量計(jì)量、焦化廠用氮?dú)庥?jì)量采用了渦街流量計(jì)。下面以制氧出口富氧量計(jì)量講述渦街流量計(jì)的選型及注意事項(xiàng)。

①工藝參數(shù):被測(cè)介質(zhì):氧氣工作壓力:1.6MPa(表壓)工作溫度:30℃被測(cè)流體流量:Q20max=6000Nm3/hQ20com4000nm3/hQmin=500NM3/h管道內(nèi)徑:D=150當(dāng)?shù)仄骄髿鈮?0.1MPa

管道材質(zhì):A3碳鋼

②設(shè)計(jì)計(jì)算:T1=273.15+30=303.15K

P=1.6+0.1=1.7MPa工作狀態(tài)下氧氣壓縮系數(shù):Z=0.994≈1。

對(duì)照渦街流量計(jì)產(chǎn)品選型樣本對(duì)于50A(口徑為50的渦街流量計(jì)):

相對(duì)應(yīng)Qmin)1=×a,×3600=2.8×0.00205×3600=20.664m3/h對(duì)于80A(口徑為80的渦街流量計(jì)):

相對(duì)應(yīng)(Qmin)2=×a2×3600=2.011×0.00396×3600=28.67m3/h

其中:a1、a2分別為口徑為50的渦街流量計(jì)與口徑為80的渦街流量計(jì)的口徑面積。由以上條件,從理論上來(lái)說(shuō)50的渦街流量計(jì)與口徑為80的渦街流量計(jì)均符合流量測(cè)量要求,但綜合考慮,由于富氧管道內(nèi)徑為150mm當(dāng)縮徑到50nm時(shí),有可能當(dāng)用量較大時(shí),縮徑部位流通能力達(dá)不到要求,在者,從氧氣輸送安全角度著想,管道內(nèi)徑由150mm猛縮至50mm,當(dāng)用量較大時(shí),縮徑部位流速大大增加,從而使氣體及氣體與管道之間摩擦系數(shù)增大,増加了安全隱患。所以從流通能力及安全角度兩方面綜合考慮,選擇口徑為80的渦街流量計(jì)。。

注意事項(xiàng):

①在渦街流量計(jì)產(chǎn)品選型樣本中,所指流量為工況下實(shí)際流量,在選型時(shí)須將標(biāo)況下流量換算成工況下流量。

②在渦街流量計(jì)產(chǎn)品選型過(guò)程中,般無(wú)需考慮流量上限值,但流量下限值需滿(mǎn)足,為滿(mǎn)足流量下限值的測(cè)量要求,通?？紤]縮徑,在同樣滿(mǎn)足測(cè)量要求的情況下,應(yīng)結(jié)合流體特性及管道條件綜合考慮縮徑的大小。

③在震動(dòng)較強(qiáng)的地方不宜選用渦街流量計(jì)

④渦街流量計(jì)的耐高溫性能較差,所以不宜用作蒸汽的計(jì)量。也曾經(jīng)有過(guò)失敗的例子。

3、優(yōu)缺點(diǎn)

渦街流量計(jì)具有量程寬,無(wú)可動(dòng)部件運(yùn)行可靠,維護(hù)簡(jiǎn)單,壓力損失小,具有定的計(jì)量精度等優(yōu)點(diǎn)。特別是在很寬的范圍內(nèi),它的測(cè)量與介質(zhì)的密度、粘度等物性參數(shù)無(wú)關(guān),因而受到普遍歡迎。旋渦流量計(jì)比較xj****,但安裝也有一定的困難,而且防震性能較差,抗干擾能力差;質(zhì)量流量計(jì)造價(jià)較高。

4、結(jié)語(yǔ)

對(duì)比孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì),它們各有不同特點(diǎn)?？装寰哂行缘膰?guó)家標(biāo)準(zhǔn),適用范圍廣泛,但是對(duì)于安裝要求也較高,有嚴(yán)格的安裝規(guī)范且安裝出現(xiàn)問(wèn)題,由此造成的誤差也是相當(dāng)大的,而且孔板流量計(jì)的維護(hù)量較大。而渦街流量計(jì)的應(yīng)用具有一定局限性,不適合測(cè)量臟污介質(zhì)、抗震動(dòng)能力差、不適合測(cè)量低流速氣體,但渦街流量計(jì)安裝簡(jiǎn)單,日常維護(hù)量小,比較適合測(cè)量高流速大流量的干浄氣體。金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)比較適合小流量的計(jì)量,但對(duì)管道的清潔度要求較高。在流量測(cè)量方面,新技術(shù)、新發(fā)明新產(chǎn)品不斷出現(xiàn),我們計(jì)量工作者應(yīng)向計(jì)量技術(shù)的更高層次研究發(fā)展,使菜鋼的計(jì)量工作更加完善。