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1、涡街流量计涡街流量计一、流量测量一、流量测量u1.1流量基本概念流量基本概念u流量流量是流体在单位时间内通过管道或设备某横截面处是流体在单位时间内通过管道或设备某横截面处的数量。的数量。质质量量流流量量：是是单单位位时时间间内内通通过过的的流流体体质质量量，用用qm表表示示，单位为单位为kg/s。重重量量流流量量：是是单单位位时时间间内内通通过过的的流流体体重重量量，用用qG表表示示，单位为单位为kgf/s。体体积积流流量量：是是单单位位时时间间内内通通过过的的流流体体体体积积，用用qV表表示示，单位为单位为m3/su瞬瞬时时流流量量:是是指指在在单单位位时时间间内内流流过过管管道道或或明明渠
2、渠某某一一截面的流体的量。截面的流体的量。u累累积积流流量量:是是指指在在某某一一时时间间间间隔隔内内流流体体通通过过的的总总量量。该该总总量量可可以以用用在在该该段段时时间间间间隔隔内内的的瞬瞬时时流流量量对对时时间的积分而得到，所以也叫积分流量。间的积分而得到，所以也叫积分流量。u累累积积流流量量除除以以流流体体流流过过的的时时间间间间隔隔，即即为为平平均均流流量。量。1.2流量测量方法：流量测量方法：（1）速度式流量测量方法速度式流量测量方法直接测出管道内直接测出管道内流体的流速，以此作为流量测量的依据。流体的流速，以此作为流量测量的依据。（2）容积式流量测量方法容积式流量测量方法通过测
3、量单位时通过测量单位时间内经过流量仪表排出的流体的固定容积的间内经过流量仪表排出的流体的固定容积的数目来实现。数目来实现。（3）通过直接或间接的方法测量单位时间内流）通过直接或间接的方法测量单位时间内流过管道截面的流体质量数。过管道截面的流体质量数。1.3流量计种类：流量计种类：（1）节流式流量计：孔板、文特里）节流式流量计：孔板、文特里（2）容积式流量计：往复活塞、旋转活塞、圆板、）容积式流量计：往复活塞、旋转活塞、圆板、刮板、齿轮、薄膜刮板、齿轮、薄膜（3）面积流量计：浮子）面积流量计：浮子（4）叶轮流量计：水表、涡轮）叶轮流量计：水表、涡轮（5）电磁流量计）电磁流量计（6）超声流量计）超
4、声流量计（7）流体振动流量计：涡街、涡流、射流）流体振动流量计：涡街、涡流、射流（8）其他：热线、皮托管、堰槽、）其他：热线、皮托管、堰槽、LDV、标记、标记1.4差压式流量计：差压式流量计：主要利用管内流体通过主要利用管内流体通过节流装置时，其流量与节流装置前后的压差节流装置时，其流量与节流装置前后的压差有一定的关系。属于这类流量计的有标准节有一定的关系。属于这类流量计的有标准节流装置等。流装置等。u差压式流量计是由将被测流体的流量转换差压式流量计是由将被测流体的流量转换成压差信号的节流装置、压力信号传输管道成压差信号的节流装置、压力信号传输管道和用来测量差压的差压计组成。和用来测量差压的差
5、压计组成。差压式流量计工作原理及流量基本公式差压式流量计工作原理及流量基本公式1.5容容积积式式流流量量计计：主主要要利利用用流流体体连连续续通通过过一一定定容容积积之之后后进进行行流流量量累累积积的的原原理理。属属于于这这类类流流量量计计的的有有椭椭圆圆齿齿轮轮流流量量计计和和腰腰轮轮流流量量计。计。椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计1.6面积流量计：面积流量计：浮子浮子金属管浮子流量计金属管浮子流量计玻璃转子流量计玻璃转子流量计1.7叶轮流量计叶轮流量计1.8电磁流量计电磁流量计1.9超声流量计超声流量计2.1基本原理基本原理：流体流经阻挡体或者是特制的元件时，产生了流动振荡，通过测定其振荡频率
6、来反映通过的流量。2.2特点特点：优点：无可动部件，寿命长；准确度高，线性范围宽；量程范围宽（100：1）；压力损失小；不受P、t、等流体参数变化的影响；气、液均可以使用，可用于大口径管道的气液测量。缺点：干扰引起的流量振荡时影响较大。涡街流量计外形图二、涡街流量计工作原理一、卡门涡街涡街流量计实现流量测量的理论基础是流体力学著名的卡门涡街流量原理。如图所示，在流体沿旋涡发生体流动的速度加快，从旋涡发生体两侧交替产生有规律的旋涡。流体流经柱体时，速度上升，压力下降（节流），在圆柱体后速度下降，压力上升。当ReD60时，附面层分离，产生旋向相反，且交替出现的旋涡。且当涡街宽度h/相邻旋涡间距l=
7、0.2806时，涡街达到稳定。数量关系：当ReD=20050000时：涡列频率斯特罗哈数涡列发生体两侧流体的平均流速涡列发生体迎流面的最大宽度涡列发生体两侧的流通截面积 体积流量斯特罗哈数St主要与漩涡发生体的形状和雷诺数有关，形状确定后，在一定雷诺数范围内St为常数。2.4 涡街流量计结构涡街流量计结构 涡街流量计传感器转换器传感器旋涡发生体（阻流体）、检测元件、仪表表体；转换器前置放大器、滤波整形电路、DA转换电路、输出接口电路、端子、支架和防护罩 2.42.4旋涡发生体旋涡发生体旋涡发生体旋涡发生体与仪表的流量特性（仪表系数、线性度、范围度等）和与仪表的流量特性（仪表系数、线性度、范围度
8、等）和 阻力特性（压力损失）密切相关，阻力特性（压力损失）密切相关，要求如下要求如下：能控制旋涡在旋涡发生体轴线方向上同步分离；能控制旋涡在旋涡发生体轴线方向上同步分离；在较宽的雷诺数范围内，有稳定的旋涡分离点，保持在较宽的雷诺数范围内，有稳定的旋涡分离点，保持 恒定的斯特劳哈尔数；恒定的斯特劳哈尔数；能产生强烈的涡街，信号的信噪比高；能产生强烈的涡街，信号的信噪比高；形状和结构简单，便于加工、安装和组合；形状和结构简单，便于加工、安装和组合；材质应满足流体性质的要求，耐腐蚀，耐磨蚀，耐温变；材质应满足流体性质的要求，耐腐蚀，耐磨蚀，耐温变；固有频率在涡街信号的频带外。固有频率在涡街信号的频带
9、外。旋涡发生体和检测方式一览表旋涡发生体和检测方式一览表2.5检测方式与前置放大器检测方式与前置放大器检测方法检测方法热敏式热敏式超声式超声式应变式应变式应力式应力式电容式电容式光电式光电式电磁式电磁式前置放大器前置放大器恒流放大器恒流放大器选频放大器选频放大器恒流放大器恒流放大器电荷放大器电荷放大器调谐调谐-振动振动放大器放大器光电放大器光电放大器低频放大器低频放大器2.6频率检测方法频率检测方法主要方法：主要方法：压力脉动测量法、流速脉动测量法、频率直接检测法；压力脉动测量法、流速脉动测量法、频率直接检测法；热电阻法（热电阻法（P脉动）：脉动）：把圆柱做成空心，中间放入一个加热的电阻丝，在
10、隔板层开几个导压孔，当一侧产生涡列时，P变化（脉动），另一侧未变，所以流体经过导压孔突然流过电阻丝，使之冷却，温度降低，电阻减小，另一侧再产生涡列时，流体反而再次冷却，电阻减小，测出电阻下降的次数就可以推出f。热敏电阻法（灵敏度高）：热敏电阻法（灵敏度高）：在三角柱体的迎流面上对称的嵌入两个热敏电阻，热敏电阻中通入恒定的电流，使之温度在流体静止的情况下比流体高出10左右。未起漩时，流体的温度相同，交替旋转时，发生漩涡的一侧，能量损失，因此流速降低，此侧对电阻的冷却作用下降，可以产生一个脉冲。电磁检测法：电磁检测法：旋涡发生体后设置一个信号电极，并使电极处于一个磁感应强度为B的永久磁场中，流体旋
11、涡的振动使电极同频率振动，切割磁力线产生感应电动势。特点：不怕管道振动，刚刚兴起的涡街频率检测方法。2.72.7安装使用注意事项安装使用注意事项安装使用注意事项安装使用注意事项涡街流量计对管道流速分布畸变、旋转流和流动脉动等敏感，涡街流量计对管道流速分布畸变、旋转流和流动脉动等敏感，对现场管道安装条件应充分重视，遵照生产厂使用说明书的对现场管道安装条件应充分重视，遵照生产厂使用说明书的要求执行。要求执行。涡街流量计可安装在室内或室外。涡街流量计可安装在室内或室外。如果安装在地井里，有水淹的可能，要选用涎水型传感器。如果安装在地井里，有水淹的可能，要选用涎水型传感器。传感器在管道上可以水平、垂直
12、或倾斜安装，但测量液体和传感器在管道上可以水平、垂直或倾斜安装，但测量液体和气体时为防止气泡和液滴的干扰，安装位置要注意气体时为防止气泡和液滴的干扰，安装位置要注意 混混相相流流体体的的安安装装涡街流量计对上、下游直管段长度的要求涡街流量计对上、下游直管段长度的要求涡街流量计对上、下游直管段长度的要求涡街流量计对上、下游直管段长度的要求2.9涡街流量计的常见故障处理(1)新安装或新检修好的涡街流量计安装在现场管道上后，在开表过程中有时显示仪表无指示。这往往是管道内无流量或流量很小，致使速度V=0或很小，在传感器内无旋涡产生。也可能是由于传感器内的检测放大器灵敏度调得太低。如果管道内未吹净的焊渣
13、、铁屑等杂物卡在探头与内壁之间，使探头不振动，也会引起一次表无指示。(2)管道内无流体流动，但显示仪表有流量显示。这是由于仪表接地不良，引入了外部干扰引起的;也可能是由于灵敏度调得太高所致。实践证明，灵敏度不能调得太高，否则会引起流量偏高或指示波动;调得太低，显示仪表又无指示。一般应在无流量和无外界干扰时，使显示仪表指零即可。(3)管道内有强烈的机械振动，也会使显示仪表有指示，而工业生产的现场管道常常受动力设备的影响而发生振动，这种振动所形成的噪声干扰，对涡街流量计仪表的准确检测是非常有害的，严重时会导致仪表无法正常工作。如泵可以引起流体的压力脉动(静压脉动)，而间隙性大幅度的开闭阀门，或负荷的突变，则可引起流体对仪表的大冲击。涡街流量计最怕大范围的波动冲击，更怕介质中夹杂的焊渣、石块等硬物的冲击，这些都会使噪声信号增大，以致影响测量精度。(5)涡街传感器的探头与内壁只有很小的距离，极易被沙粒、污物堵住，使振动源不能振动，仪表指零。此时如用外力敲击几下一次表的壳体，有时会把探头与内壁之间的污物振掉，使仪表恢复指示。有时二次表指示偏低且迟缓，是有污物堵在了探头与内壁之间，但未堵死，此时可旋动丝杠，使振动源旋转180，即把振动源倒过来，让流体反冲一下振动源，有时会解决问题。(6)有时一送电，仪表就指示某一刻度，且不管怎样调整灵敏度电位器，也总不变化，这往往是一次表内部某元件损坏所致。