渦街流量計結構分類和原理說明(有圖)
本文來源:金湖聯儀自控設備有限公司 發布時間2011-04-02 QQ:1310847944
渦街流量計結構分類
目前在國內銷售的渦街流量計按旋渦發生體與檢測體的位置結構可分為一體式和分體式兩大類。
一體式結構是指發生體和檢測體安裝在同一部件中,該部件既分離產生旋渦又檢測旋渦的脈沖數。發生體在儀表內采用懸臂梁結構,可感受旋渦沖擊力。檢測體位于發生體內,通過發生體的震蕩檢測旋渦脈沖數。其優點是檢測體不與測量介質接觸,可提高其壽命。缺點是懸臂梁結構易被介質中的臟污(如蒸汽中結垢、煤氣中的焦油等)堵死而失去震蕩能力,從而使檢測體無法檢測脈沖數而使儀表無法工作。另外,由于發生體的質量較大,受重力影響大,所以抗振性能較差。目前橫河公司的渦街流量計屬于這種結構。
分體式結構的發生體和檢測體是分離安裝在儀表中的不同位置。這種結構在儀表的抗振性能及耐臟污上有很大提高。缺點是檢測體與測量介質直接接觸,一旦檢測體發生故障更換時需切斷流量,會給用戶帶來麻煩。由此而知分體式結構儀表對檢測體的質量要求是很高的。分體式結構的渦街流量計按發生體和檢測體的位置不同又可分為分體內置式(如E+H公司、羅斯蒙特公司產品)和分體外置式(ABB-菲雪波特公司、菲波公司)兩種結構,內置式儀表的檢測體與發生體安裝在同一中心點上,發生體兩側開孔取信號。外置式儀表的檢測體安裝于發生體后端,如圖(三)中的旋渦發生處。內置式與外置式結構并沒有本質區別,但內置式結構由于開孔處也有被臟污堵塞的問題,故在現場使用中耐臟污的能力不如外置式理想。
1、渦街流量計是根據“卡門渦街”原理研制成的一種流體振蕩型流量儀表。在流動的流體中插入一個斷面為非流線型柱狀物體時,在柱體后部兩側會產生兩列交錯排列的旋渦,見圖(二)。
圖 (二)
旋渦分離的頻率與流速成正比,與柱體的寬度成反比,可以用下式表示:
f=St×V/d 公式(1)
式中:
f: 旋渦分離頻率
S t:無量綱常數(斯特勞哈爾數)
V: 柱體側面的流速
d: 柱體的迎流面寬度
由式(1)可見,通過測量旋渦的分離頻率便可測出流體流速和瞬時流量。斯特勞哈爾數St是可通過實驗確定的無量綱常數。斯特勞哈爾數St與雷諾數Re函數關系中的線性部分,目口是渦街流量計的線性測量范圍。檢測出頻率f即可求得管內流體的流速,再由流速求出體積流量。一段時間內輸出的脈;中數與流體的體積之比(流過單位體積流體對應的脈沖數)稱為儀表系數(K系數)。
K=N/Q(1/m3) 公式(2)
式中:
K:儀表系數(脈沖/米3)
N:脈沖數
Q:流體體積(米3)
菲波公司的10VME/10VTE系列渦街流量計采用壓電晶體元件檢測旋渦分離頻率。旋渦在柱體后部兩側交替分離,產生壓力脈動,安裝在柱體后面尾流中的探頭感受到交變力(見圖二);埋設在探頭體內部的壓電晶體元件受到交變力的作用產生交變電荷;交變電荷信號經檢測放大器處理后,以頻率信號輸出(傳感器),或進一步變換成與流量成比例的4-20mA直流標準信號輸出(變送器)。(見圖三)
圖(三)
作者:壓力變送器@潘鳳 遠傳磁翻板液位計修訂1.1 2009-02-06
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