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青天特克分析渦街流量計選型設計及局限性
發(fā)布時間:2020-12-22
旋街道流量計是20世紀80年代中期開始發(fā)展起來的一種新型流量計,具有許多優(yōu)點和優(yōu)點,在現(xiàn)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(nèi)的應用也越來越受到重視,目前我國已經(jīng)有了性能優(yōu)良、具有自主知識產(chǎn)權的系列產(chǎn)品。渦街流量計是在流體振動的基礎上發(fā)展起來的,根據(jù)旋渦類型的不同,檢測方法由熱絲式、熱敏式逐步發(fā)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(shù)穩(wěn)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(huán)境相關參數(shù)較多,在使用現(xiàn)場容易被忽視,從而影響其性能的正常發(fā)揮。
旋渦街道流量計的原理是在流量計管路中,設置一個滯流件,當流體流經(jīng)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(chǎn)生兩列不對稱的旋渦,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(wěn)定的雷諾數(shù)Re,表示粘性流體的流動特性的一個無量綱數(shù),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(tài)對渦街流量計的使用也會產(chǎn)生影響。若環(huán)境參數(shù)影響流體的流動狀態(tài),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(chǎn)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(zhì)流速較低,旋渦強度、旋轉(zhuǎn)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(jù)流動速度來選擇。用地的環(huán)境條件比較復雜,選型時除了考慮環(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(fā)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(wěn)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(fā)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(tài)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(zhuǎn)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(fā)階段,如果選用不當,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真維護,不斷積累經(jīng)驗,提高對系統(tǒng)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。
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