今天小編為大家介紹的是渦街流量計(jì),這是一款高精密的流量計(jì)計(jì)量?jī)x表,可以用來(lái)檢測(cè)多種介質(zhì),被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域。
一、概 述
渦街流量計(jì)是在流體中安放一根(或多根)非流線型阻流體(bluff body),流體在阻流體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則的旋渦,在一定的流量范圍內(nèi)旋渦分離頻率正比于管道內(nèi)的平均流速,通過(guò)采用各種形式的檢測(cè)元件測(cè)出旋渦頻率就可以推算出流體的流量。
早在1878年斯特勞哈爾(Strouhal)就發(fā)表了關(guān)于流體振動(dòng)頻率與流速關(guān)系的文章,斯特勞哈爾數(shù)就是表示旋渦頻率與阻流體特征尺寸,流速關(guān)系的相似準(zhǔn)則。人們?cè)缙趯?duì)渦街的研究主要是防災(zāi)的目的,如鍋爐及換熱器鋼管固有頻率與流體渦街頻率合拍將產(chǎn)生共振而破壞設(shè)備。渦街流體振動(dòng)現(xiàn)象用于測(cè)量研究始于20世紀(jì)50年代,如風(fēng)速計(jì)和船速計(jì)等。60年代末開(kāi)始研制封閉管道流量計(jì)--渦街流量計(jì),誕生了熱絲檢測(cè)法及熱敏檢測(cè)法渦街流量計(jì)。70、80年代渦街流量計(jì)發(fā)展異常迅速,開(kāi)發(fā)出眾多類型阻流體及檢測(cè)法的渦街流量計(jì),并大量生產(chǎn)投放市場(chǎng),像這樣在短短幾年時(shí)間內(nèi)就達(dá)到從實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)到批量生產(chǎn)過(guò)程的流量計(jì)還絕無(wú)僅有。
我國(guó)渦街流量計(jì)的生產(chǎn)亦有飛速發(fā)展,全國(guó)生產(chǎn)廠達(dá)數(shù)十家,這種生產(chǎn)熱潮國(guó)外亦未曾有過(guò)。應(yīng)該看到,渦街流量計(jì)尚屬發(fā)展中的流量計(jì),無(wú)論其理論基礎(chǔ)或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)尚較差。至今最基本的流量方程經(jīng)常引用卡曼渦街理論,而此理論及其一些定量關(guān)系是卡曼在氣體風(fēng)洞(均勻流場(chǎng))中實(shí)驗(yàn)得出的,它與封閉管道中具有三維不均勻流場(chǎng)其旋渦分離的規(guī)律是不一樣的。至于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)更是需要通過(guò)長(zhǎng)期應(yīng)用才能積累。一般流量計(jì)出廠校驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室參考條件下進(jìn)行的,在現(xiàn)場(chǎng)偏離這些條件不可避免。工作條件的偏離到底會(huì)帶來(lái)多大的附加誤差至今在標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)廠資料中尚不明確。這些都說(shuō)明流量計(jì)的迅速發(fā)展需求基礎(chǔ)研究工作必須跟上,否則在實(shí)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些預(yù)料不到的問(wèn)題,這就是用戶對(duì)渦街流量計(jì)存在一些疑慮的原因,它亟需探索解決。
渦街流量計(jì)已躋身通用流量計(jì)之列,無(wú)論國(guó)內(nèi)外皆已開(kāi)發(fā)出多品種。全系列、規(guī)格齊全的產(chǎn)品,對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化工作亦很重視,流量計(jì)存在一些問(wèn)題是發(fā)展中的正?,F(xiàn)象。
二、工作原理與結(jié)構(gòu)
2.1. 工作原理
在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體(阻流體),從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街,如圖1所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,被測(cè)介質(zhì)來(lái)流的平均速度為U,旋渦發(fā)生體迎面寬度為d,表體通徑為D,根據(jù)卡曼渦街原理,有如下關(guān)系式
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外,還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無(wú)量綱參數(shù),它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān),圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見(jiàn),在ReD=2×104~7×106范圍內(nèi),Sr可視為常數(shù),這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測(cè)量氣體流量時(shí),渦街流量計(jì)的流量計(jì)算式為
由上式可見(jiàn),渦街流量計(jì)輸出的脈沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分變化的影響,即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測(cè)質(zhì)量流量,這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)體積流量和流體密度,流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量還是有直接影響的。
2.2. 結(jié)構(gòu)
渦街流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成,如圖3所示。傳感器包括旋渦發(fā)生體(阻流體)、檢測(cè)元件、儀表表體等;轉(zhuǎn)換器包括前置放大器、濾波整形電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護(hù)罩等。近年來(lái)智能式流量計(jì)還把微處理器、顯示通訊及其他功能模塊亦裝在轉(zhuǎn)換器內(nèi)。
(1)旋渦發(fā)生體
旋渦發(fā)生體是檢測(cè)器的主要部件,它與儀表的流量特性(儀表系數(shù)、線性度、范圍度等)和阻力特性(壓力損失)密切相關(guān),對(duì)它的要求如下。
1) 能控制旋渦在旋渦發(fā)生體軸線方向上同步分離;
2) 在較寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi),有穩(wěn)定的旋渦分離點(diǎn),保持恒定的斯特勞哈爾數(shù);
3) 能產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦街,信號(hào)的信噪比高;
4) 形狀和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于加工和幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化,以及各種檢測(cè)元件的安裝和組合;
5) 材質(zhì)應(yīng)滿足流體性質(zhì)的要求,耐腐蝕,耐磨蝕,耐溫度變化;
6) 固有頻率在渦街信號(hào)的頻帶外。
已經(jīng)開(kāi)發(fā)出形狀繁多的旋渦發(fā)生體,它可分為單旋渦發(fā)生體和多旋渦發(fā)生體兩類,如圖4所示。單旋渦發(fā)生體的基本形有圓柱、矩形柱和三角柱,其他形狀皆為這些基本形的變形。三角柱形旋渦發(fā)生體是應(yīng)用最廣泛的一種,如圖5所示。圖中D為儀表口徑。為提高渦街強(qiáng)度和穩(wěn)定性,可采用多旋渦發(fā)生體,不過(guò)它的應(yīng)用并不普遍。
⑵ 檢測(cè)元件
流量計(jì)檢測(cè)旋渦信號(hào)有5種方式。
1) 用設(shè)置在旋渦發(fā)生體內(nèi)的檢測(cè)元件直接檢測(cè)發(fā)生體兩側(cè)差壓;
2) 旋渦發(fā)生體上開(kāi)設(shè)導(dǎo)壓孔,在導(dǎo)壓孔中安裝檢測(cè)元件檢測(cè)發(fā)生體兩側(cè)差壓;
3) 檢測(cè)旋渦發(fā)生體周圍交變環(huán)流;
4) 檢測(cè)旋渦發(fā)生體背面交變差壓;
5) 檢測(cè)尾流中旋渦列。
根據(jù)這5種檢測(cè)方式,采用不同的檢測(cè)技術(shù)(熱敏、超聲、應(yīng)力、應(yīng)變、電容、電磁、光電、光纖等)可以構(gòu)成不同類型的渦街流量計(jì),如表1所示。
⑶ 轉(zhuǎn)換器
檢測(cè)元件把渦街信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),該信號(hào)既微弱又含有不同成分的噪聲,必須進(jìn)行放大、濾波、整形等處理才能得出與流量成比例的脈沖信號(hào)。
不同檢測(cè)方式應(yīng)配備不同特性的前置放大器,如表2所列。
表2 檢測(cè)方式與前置放大器
檢測(cè)方法 |
熱敏式 |
超聲式 |
應(yīng)變式 |
應(yīng)力式 |
電容式 |
光電式 |
電磁式 |
前置放大器 |
恒流放大器 |
選頻放大器 |
恒流放大器 |
電荷放大器 |
調(diào)諧-振動(dòng)放大器 |
光電放大器 |
低頻放大器 |
轉(zhuǎn)換器原理框圖如圖6所示。
儀表表體可分為夾持型和法蘭型,如圖7所示。
三、優(yōu)點(diǎn)和局限性
3.1. 優(yōu)點(diǎn)
渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固,安裝維護(hù)方便(與節(jié)流式差壓流量計(jì)相比較,無(wú)需導(dǎo)壓管和三閥組等,減少泄漏、堵塞和凍結(jié)等)。
適用流體種類多,如液體、氣體、蒸氣和部分混相流體。
精確度教高(與差壓式,浮子式流量計(jì)比較),一般為測(cè)量值的( ±1%~±2%)R。
范圍寬度,可達(dá)10:1或20:1。
壓損?。s為孔板流量計(jì)1/4~1/2)。
輸出與流量成正比的脈沖信號(hào),適用于總量計(jì)量,無(wú)零點(diǎn)漂移;
在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi),輸出頻率信號(hào)不受流體物性(密度,粘度)和組分的影響,即儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸有關(guān),只需在一種典型介質(zhì)中校驗(yàn)而適用于各種介質(zhì),如圖8所示。
圖8 不同測(cè)量介質(zhì)的斯特勞哈爾數(shù)
可根據(jù)測(cè)量對(duì)象選擇相應(yīng)的檢測(cè)方式,儀表的適應(yīng)性強(qiáng)。
渦街流量計(jì)在各種流量計(jì)中是一種較有可能成為僅需干式校驗(yàn)的流量計(jì)。
3.2. 局限性
渦街流量計(jì)不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量(ReD≥2×104),故在高粘度、低流速、小口徑情況下應(yīng)用受到限制。
旋渦分離的穩(wěn)定性受流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流的影響,應(yīng)根據(jù)上游側(cè)不同形式的阻流件配置足夠長(zhǎng)的直管段或裝設(shè)流動(dòng)調(diào)整器(整流器),一般可借鑒節(jié)流式差壓流量計(jì)的直管段長(zhǎng)度要求安裝。
力敏檢測(cè)法渦街流量計(jì)對(duì)管道機(jī)械振動(dòng)較敏感,不宜用于強(qiáng)振動(dòng)場(chǎng)所。
與渦輪流量計(jì)相比儀表系數(shù)較低,分辨率低,口徑愈大愈低,一般滿管式流量計(jì)用于DN300以下。
儀表在脈動(dòng)流、混相流中尚欠缺理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
四、分類與凡種類型產(chǎn)品簡(jiǎn)介
4.1. 分類
渦街流量計(jì)可按下述原則分類。
按傳感器連接方式分為法蘭型和夾裝型。
按檢測(cè)方式分為熱敏式、應(yīng)力式、電容式、應(yīng)變式、超聲式、振動(dòng)體式、光電式和光纖式等。
按用途分為普通型、防爆型、高溫型、耐腐型、低溫型、插入式和汽車專用型等。
按傳感器與轉(zhuǎn)換器組成分為一體型和分離型。
按測(cè)量原理分為體積流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)。
4.2. 幾種類型產(chǎn)品簡(jiǎn)介
各類渦街流量計(jì)性能比較如表3所示。
表3 不同檢測(cè)方法渦街流量計(jì)比較
名 稱 |
檢測(cè)變化量 |
檢測(cè)技術(shù) |
口徑/mm |
介質(zhì)溫度/oC |
范圍度 |
雷諾數(shù)范圍 |
簡(jiǎn)單程度 |
牢固程度 |
靈敏度 |
耐熱性 |
耐振性 |
耐污能力 |
應(yīng)用范圍 |
||
檢測(cè)原理 |
檢測(cè)元件 |
||||||||||||||
熱敏式渦街流量計(jì) |
流 |
加熱體冷卻 |
熱敏元件 |
25~200 |
-196~+205 |
15~30 |
104~106 |
△ |
√ |
√ |
× |
√ |
× |
清潔、無(wú)腐蝕液體、氣體 |
|
超聲式渦街流量計(jì) |
聲束被調(diào)制 |
超聲換能器 |
25~150 |
-15~+175 |
30 |
3×103~106 |
× |
△ |
√ |
△ |
√ |
√ |
小口徑液體、氣體 |
||
電容式渦街流量計(jì) |
壓 |
壓差作用 |
壓差檢測(cè) |
膜片/電容 |
15~300 |
-200~+400 |
30 |
104~106 |
× |
△ |
√ |
√ |
△ |
△ |
液體、氣體、蒸汽 |
應(yīng)力式渦街流量計(jì) |
壓差檢測(cè) |
膜片/壓電片 |
50~200 |
-18~+205 |
16 |
104~106 |
× |
△ |
√ |
√ |
× |
√ |
液體、氣體、蒸汽 |
||
振動(dòng)體式渦街流量計(jì) |
壓差檢測(cè) |
圓盤(pán)/電磁 |
50~200 |
-268~-48 |
10~30 |
5×103~106 |
√ |
× |
△ |
√ |
× |
× |
極低溫液態(tài)氣體 |
||
棱球/電磁 |
-40~+427 |
高溫蒸汽 |
|||||||||||||
光電式渦街流量計(jì) |
壓差檢測(cè) |
反射鏡/光電元件 |
40~80 |
-10~+50 |
40 |
3×103~105 |
√ |
△ |
√ |
× |
× |
× |
低壓常溫氣體 |
||
應(yīng)變式渦街流量計(jì) |
升力作用 |
應(yīng)變檢測(cè) |
應(yīng)變?cè)?/span> |
50~150 |
-40~120 |
15 |
104~3×106 |
△ |
√ |
× |
△ |
△ |
√ |
液體 |
|
應(yīng)力式渦街流量計(jì) |
應(yīng)力檢測(cè) |
壓電元件 |
15~300 |
-40~+400 |
10~20 |
104~7×106 |
√ |
√ |
√ |
√ |
× |
√ |
液體、氣體、蒸汽 |
注∶√-較好、△-一般、×-差
以下簡(jiǎn)介幾種類型渦街流量計(jì)。
⑴ 應(yīng)力式渦街流量計(jì)
如圖9所示,應(yīng)力式渦街流量計(jì)應(yīng)用檢測(cè)方式1)~4)(見(jiàn)二、2.),它把檢測(cè)元件受到的升力以應(yīng)力形式作用在壓電晶體元件上,轉(zhuǎn)換成交變的電荷信號(hào),經(jīng)電荷放大、濾波、整形后得到旋渦頻率信號(hào)。壓電傳感器響應(yīng)快、信號(hào)強(qiáng)、工藝性好、制造成本低、與測(cè)量介質(zhì)不接觸、可靠性高。儀表的工作溫度范圍寬,現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng),可靠性較高,它是目前渦街流量計(jì)的主要產(chǎn)品類型。
圖9 應(yīng)力式渦街流量計(jì)
1-表頭組;2-三角柱;3-表體;4-聯(lián)軸;5-壓板;6-探頭;7-密封墊;8-接頭;
9-密封墊圈;10-螺栓;11-銷;12-銘牌;13-圓螺母;14-支架;15-螺栓
但是,它對(duì)管道振動(dòng)較敏感,是其主要缺點(diǎn),幾年來(lái),生產(chǎn)廠家做了大量工作以彌補(bǔ)此缺陷:如對(duì)儀表本身結(jié)構(gòu),檢測(cè)位置以及信號(hào)處理等采取措施;在管道安裝減震方式下功夫;向用戶提供選點(diǎn)咨詢指導(dǎo)等,已經(jīng)取得一定的進(jìn)展,當(dāng)然如測(cè)量對(duì)象有較強(qiáng)的振動(dòng)還是不用為好。
(2)電容式渦街流量計(jì)
電容式渦街流量計(jì)應(yīng)用檢測(cè)方式1)、2),安裝在渦街流量傳感器中的電容檢測(cè)元件相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁(見(jiàn)圖10)。當(dāng)旋渦產(chǎn)生時(shí),在兩側(cè)形成微小的壓差,使振動(dòng)體繞支點(diǎn)產(chǎn)生微小變形,從而導(dǎo)致一個(gè)電容間隙減少(電容量增大),另一個(gè)電容間隙增大(電容量下降),通過(guò)差分電路檢測(cè)電容差值。當(dāng)管道有振動(dòng)時(shí),不管振動(dòng)是何方向,由振動(dòng)產(chǎn)生的慣性力同時(shí)作用在振動(dòng)體及電極上,使振動(dòng)體與電極都在同方向上產(chǎn)生變形,由于設(shè)計(jì)時(shí)保證了振動(dòng)體與電極的幾何結(jié)構(gòu)與尺寸相匹配,使它們的變形量一致,差動(dòng)信號(hào)為零。這就是電容檢測(cè)元件耐振性能好的原因。雖然由于制造工藝的誤差,不可能完全消除振動(dòng)的影響,但大大提高了耐振性能。試驗(yàn)證明,其耐振性能超過(guò)1g。電容式另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可耐高溫達(dá)400oC,溫度對(duì)電容檢測(cè)元件的影響有兩方面:溫度使電容間介電常數(shù)發(fā)生變化和電極的幾何尺寸隨溫度而變,這些導(dǎo)致電容值發(fā)生變化,另一方面由于溫度升高金屬熱電子發(fā)射造成電容的漏電流增大。試驗(yàn)證明,當(dāng)溫度升高至400oC時(shí)無(wú)論電容值變化或漏電流增大都未影響儀表的基本性能。
⑶ 熱敏式渦街流量計(jì)
熱敏式渦街流量計(jì)采用檢測(cè)方式2)、3),如圖11所示。旋渦分離引起局部流速變化,改變熱敏電阻阻值,恒流電路把橋路電阻變化轉(zhuǎn)換為交變電壓信號(hào)。這種儀表檢測(cè)靈敏度較高,下限流速低,對(duì)振動(dòng)不敏感,可用于清潔、無(wú)腐蝕性流體測(cè)量。
⑷ 超聲式渦街流量計(jì)
超聲式渦街流量計(jì)采用檢測(cè)方式5),如圖12所示。由圖可見(jiàn),在管壁上安裝二對(duì)超聲探頭T1,R1,T2,R2,探頭T1,T2發(fā)射高頻、連續(xù)聲信號(hào),聲波橫穿流體傳播。當(dāng)旋渦通過(guò)聲束時(shí),每一對(duì)旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦對(duì)聲波產(chǎn)生一個(gè)周期的調(diào)制作用,受調(diào)制聲波被接收探頭R1,R2轉(zhuǎn)換成電信號(hào),經(jīng)放大、檢波、整形后得旋渦信號(hào)。儀表有較高檢測(cè)靈敏度,下限流速較低,但溫度對(duì)聲調(diào)制有影響,流場(chǎng)變化及液體中含氣泡對(duì)測(cè)量影響較大,故儀表適用于溫度變化小的氣體和含氣量微小的液體流量測(cè)量?!?
⑸ 振動(dòng)體式渦街流量計(jì)
振動(dòng)體式渦街流量計(jì)采用檢測(cè)方式2),如圖13所示。在旋渦發(fā)生體軸向開(kāi)設(shè)圓柱形深孔,孔內(nèi)放置軟磁材料制作的輕質(zhì)空心小球或圓盤(pán)(振動(dòng)體),旋渦分離產(chǎn)生的差壓推動(dòng)振動(dòng)體上下運(yùn)動(dòng),位于振動(dòng)體上方的電磁傳感器檢測(cè)出旋渦頻率。它只適用于清潔度較高的流體(如蒸汽),可用于極高溫(427oC)及極低溫(-268oC),這是其特點(diǎn)。
⑹ 升力式渦街質(zhì)量流量計(jì)
旋渦分離的同時(shí),旋渦發(fā)生體受到流體作用的升力,升力F的大小為
F=CLρU2/2 (5)
式中 CL-旋渦發(fā)生體升力系數(shù)。
以式(5)除以式(1),經(jīng)整理后可得質(zhì)量流量qm
qm=ρU(π/4)D2=πD2Sr/2CLmd×F/f ?。?)
由式(6)可看出,質(zhì)量流量qm與升力F成正比。圖14為原理框圖。從壓電檢測(cè)元件取出旋渦信號(hào),經(jīng)電荷轉(zhuǎn)換器后分兩路處理:一路經(jīng)有源濾波器、施密特整形器和f/V轉(zhuǎn)換器,獲得與流速成正比的信號(hào);另一路經(jīng)放大器、濾波器獲得信號(hào)幅值與ρU2成正比的信號(hào)。這兩路信號(hào)經(jīng)除法器運(yùn)算,獲得質(zhì)量流量。
該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但信號(hào)幅值與壓電元件穩(wěn)定性、放大器穩(wěn)定性、現(xiàn)場(chǎng)安裝條件、被測(cè)介質(zhì)溫度等多種因素有關(guān),測(cè)量精確度難以提高。
⑺ 差壓式渦街質(zhì)量流量計(jì)
流體通過(guò)旋渦發(fā)生體,產(chǎn)生旋渦分離和尾流震蕩,部分能量被消耗和轉(zhuǎn)換,在旋渦發(fā)生體前后產(chǎn)生壓力損失
△p=CDρU2/2 ?。?)
式中 CD-渦街流量傳感器阻力系數(shù)。
以式(7)除式(1),經(jīng)整理后得質(zhì)量流量qm
qm=ρU(π/4)D2=(πD2Sr/2mdCD)(△p/f) (8)
圖15示為差壓式渦街質(zhì)量流量計(jì)原理框圖,傳感器輸出與體積流量成正比的頻率,差壓?jiǎn)卧獪y(cè)出旋渦發(fā)生體前后特定位置的差壓△P,經(jīng)計(jì)算單元計(jì)算,獲得質(zhì)量流量qm。選擇阻力特性和流量特性俱佳的旋渦發(fā)生體,確定取壓孔位置,建立CD的數(shù)學(xué)模型是技術(shù)關(guān)鍵。
五、安裝使用注意事項(xiàng)
5.1. 安裝注意事項(xiàng)
渦街流量計(jì)屬于對(duì)管道流速分布畸變、旋轉(zhuǎn)流和流動(dòng)脈動(dòng)等敏感的流量計(jì),因此,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管道安裝條件應(yīng)充分重視,遵照生產(chǎn)廠使用說(shuō)明書(shū)的要求執(zhí)行。
渦街流量計(jì)可安裝在室內(nèi)或室外。如果安裝在地井里,有水淹的可能,要選用涎水型傳感器。傳感器在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝,但測(cè)量液體和氣體時(shí)為防止氣泡和液滴的干擾,安裝位置要注意,如圖16所示。
(a) 測(cè)量含液體的氣體流量?jī)x表安裝;
(b) 測(cè)量含氣液體流量?jī)x表安裝
渦街流量計(jì)必須保證上、下游直管段有必要的長(zhǎng)度,如圖17所示。在各種資料中數(shù)據(jù)有差異,其原因可能是,旋渦發(fā)生體尚未標(biāo)準(zhǔn)化,形狀尺寸的差異有多少影響尚待驗(yàn)證;對(duì)各類阻流件必要的直管段長(zhǎng)度試驗(yàn)研究尚不夠,即還不成熟,對(duì)比節(jié)流式差壓流量計(jì),這方面工作還處于初始階段。
(a)一個(gè)90o彎頭;(b)同心擴(kuò)管;(c)同心收縮全開(kāi)閥門(mén);(d)不同平面兩個(gè)90o彎頭;
(e)調(diào)節(jié)閥半開(kāi)閥門(mén);(f)同一平面兩個(gè)90o彎頭
傳感器與管道的連接如圖18所示。在與管道連接時(shí)要注意以下問(wèn)題。
1) 上、下游配管內(nèi)徑D與傳感器內(nèi)徑D`相同,其差異滿足下述條件:0.95D≤D`≤1.1D。
2) 配管應(yīng)與傳感器同心,同軸度應(yīng)小于0.05D`。
3) 密封墊不能凸入管道內(nèi),其內(nèi)徑可比傳感器內(nèi)徑大1~2mm。
4) 如需斷流檢查與清洗傳感器,應(yīng)設(shè)置旁通管道如圖19所示。
5) 減小振動(dòng)對(duì)渦街流量計(jì)的影響應(yīng)該作為渦街流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)安裝的一個(gè)突出問(wèn)題來(lái)關(guān)注。首先在選擇傳感器安裝場(chǎng)所時(shí)盡量注意避開(kāi)振動(dòng)源。其次采用彈性軟管連接在小口徑中可以考慮。第三,加裝管道支撐物是有效的減振方法,一種管道支撐方法如圖20所示。
成套安裝,包括前后直管段,流動(dòng)調(diào)整器等是保證獲得高精確度測(cè)量的一個(gè)措施,特別這些裝配在制造廠進(jìn)行更能保證安裝的質(zhì)量,圖21所示為一安裝實(shí)例。
電氣安裝應(yīng)注意傳感器與轉(zhuǎn)換器之間采用屏蔽電纜或低噪聲電纜連接,其距離不應(yīng)超過(guò)使用說(shuō)明書(shū)的規(guī)定。布線時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)功率電源線,盡量用單獨(dú)金屬套管保護(hù)。應(yīng)遵循"一點(diǎn)接地"原則,接地電阻應(yīng)小于10Ω。整體型和分離型都應(yīng)在傳感器側(cè)接地,轉(zhuǎn)換器外殼接地點(diǎn)應(yīng)與傳感器"同地"。
六、標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程
雖然渦街流量計(jì)在通用流量計(jì)中是很年輕的流量計(jì),我國(guó)早在80年代就制訂了渦街流量計(jì)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(ZBN 12008-89)和檢定規(guī)程JJG 620-89,說(shuō)明它受到行業(yè)的重視。專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)于1998年進(jìn)行了修訂,改變?yōu)镴B/T 9249-1999。檢定規(guī)程則與其他速度式流量計(jì)的堅(jiān)定規(guī)程合并為一個(gè)新的檢定規(guī)程JJG 198-94,不過(guò)由于新規(guī)程包括了眾多種類速度式流量計(jì)(達(dá)8種之多?。?,在規(guī)定中渦街流量計(jì)的一些特點(diǎn)就難以照顧到了,因此感覺(jué)有的規(guī)定不具體或完全沒(méi)有規(guī)定,執(zhí)行起來(lái)有些困難。JJG 620-89還有一定參考價(jià)值。
國(guó)外對(duì)渦街流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制訂亦很重視,90年代初國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)即成立起草工作組起草渦街流量計(jì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),1993年提出委員會(huì)草案(ISO/CD 12764),至1997年頒布為技術(shù)報(bào)告(ISO/TR 12764:1997)。由于種種原因ISO把不宜作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的一些文件列為技術(shù)報(bào)告,例如得不到足夠支持率的文件,技術(shù)尚在發(fā)展還不夠成熟或作為參考資料提供等等,看來(lái)渦街流量計(jì)文件還不夠成熟暫時(shí)尚不能作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家如美、日皆制訂有渦街流量計(jì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(ASME/ANSI MFC-6M-1987和JIS Z8766-1989)。
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