1、渦街流量計測量原理

渦街流量計是基于卡門渦街原理制成的一種流體振蕩性流量計。即在流動的流體中放置一個非流線型的對稱形狀的物體(渦街流量傳感器中稱之為漩渦發(fā)生體),就會在其下流兩側產(chǎn)生兩列有規(guī)律的漩渦即卡門渦街,其漩渦率正比于來流速度:

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。當雷諾數(shù)Re<2×10的4次方情況下,St為變數(shù):

當Re在2×10的4次方~7×10的6次方的范圍內,S值基本上保持不變,這段范圍為流量計的基本測量范圍。式(1)表明,當d和S.為定值時,漩渦產(chǎn)生的頻率F與流體的平均流速u成正比,由于渦街傳感器所測的并不是平均流速,而大約是漩渦發(fā)生體兩側的流速。對于湍流狀態(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,進而說明了渦街流量傳感器檢測到的主要反映漩渦發(fā)生體兩側的流速與管道平均流速的關系不是口隹一確定的。這說明渦街流量傳感器的非線性誤差是其檢測機理所決定的。

2、渦街流量計在我廠的應用實例

在動力部制氧出口富氧量計量、焦化廠用氮氣計量采用了渦街流量計。下面以制氧出口富氧量計量講述渦街流量計的選型及注意事項。

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

管道材質:A3碳鋼

②設計計算: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。

對照渦街流量計產(chǎn)品選型樣本對于50A(口徑為50的渦街流量計):

相對應Qmin)1=×a,×3600=2.8×0.00205×3600=20.664m3/h對于80A(口徑為80的渦街流量計):

相對應(Qmin)2=×a2×3600=2.011×0.00396×3600=28.67m3/h

其中:a1、a2分別為口徑為50的渦街流量計與口徑為80的渦街流量計的口徑面積。由以上條件,從理論上來說50的渦街流量計與口徑為80的渦街流量計均符合流量測量要求,但綜合考慮,由于富氧管道內徑為150mm當縮徑到50nm時,有可能當用量較大時,縮徑部位流通能力達不到要求,在者,從氧氣輸送安全角度著想,管道內徑由150mm猛縮至50mm,當用量較大時,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。。

注意事項:

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

②在渦街流量計產(chǎn)品選型過程中,般無需考慮流量上限值,但流量下限值需滿足,為滿足流量下限值的測量要求,通?？紤]縮徑,在同樣滿足測量要求的情況下,應結合流體特性及管道條件綜合考慮縮徑的大小。

③在震動較強的地方不宜選用渦街流量計

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

3、優(yōu)缺點

渦街流量計具有量程寬,無可動部件運行可靠,維護簡單,壓力損失小,具有定的計量精度等優(yōu)點。特別是在很寬的范圍內,它的測量與介質的密度、粘度等物性參數(shù)無關,因而受到普遍歡迎。旋渦流量計比較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;質量流量計造價較高。

4、結語

對比孔板流量計、渦街流量計、金屬轉子流量計,它們各有不同特點。孔板具有性的國家標準,適用范圍廣泛,但是對于安裝要求也較高,有嚴格的安裝規(guī)范且安裝出現(xiàn)問題,由此造成的誤差也是相當大的,而且孔板流量計的維護量較大。而渦街流量計的應用具有一定局限性,不適合測量臟污介質、抗震動能力差、不適合測量低流速氣體,但渦街流量計安裝簡單,日常維護量小,比較適合測量高流速大流量的干浄氣體。金屬轉子流量計比較適合小流量的計量,但對管道的清潔度要求較高。在流量測量方面,新技術、新發(fā)明新產(chǎn)品不斷出現(xiàn),我們計量工作者應向計量技術的更高層次研究發(fā)展,使菜鋼的計量工作更加完善。