旋街道流量計(jì)是20世紀(jì)80年代中期開始發(fā)展起來的一種新型流量計(jì),具有許多優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)代流量測量中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。渦街流量計(jì)在國內(nèi)的應(yīng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的系列產(chǎn)品。渦街流量計(jì)是在流體振動(dòng)的基礎(chǔ)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(yīng)力式、磁敏式和微分開關(guān)電容式、超聲式等。旋渦街流量計(jì)可以應(yīng)用于幾乎所有可以形成旋渦結(jié)構(gòu)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(jì)與渦輪流量計(jì)相比,無可移動(dòng)機(jī)械部件,維修工作量小,儀器參數(shù)穩(wěn)定;與孔板流量計(jì)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(jì)的環(huán)境相關(guān)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(jì)的原理是在流量計(jì)管路中,設(shè)置一個(gè)滯流件,當(dāng)流體流經(jīng)該滯流件時(shí),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(duì)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(dāng)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(shí),該旋渦列是穩(wěn)定的雷諾數(shù)Re,表示粘性流體的流動(dòng)特性的一個(gè)無量綱數(shù),其物理意義是流體流動(dòng)的慣性力與粘滯力的比值。所以流體的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)渦街流量計(jì)的使用也會(huì)產(chǎn)生影響。若環(huán)境參數(shù)影響流體的流動(dòng)狀態(tài),也會(huì)影響渦街流量計(jì)的工作性能。
通過長期的實(shí)踐,我們總結(jié)出了以下幾個(gè)方面對(duì)渦街流量計(jì)的使用產(chǎn)生影響,針對(duì)這些問題進(jìn)行了分析。
旋渦流量計(jì)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(jì)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(qiáng)度、旋轉(zhuǎn)速度也較低,很難引起敏感元件的響應(yīng)信號(hào),旋渦頻率f也較小,還會(huì)造成信號(hào)處理上的困難。由于傳感器的頻率響應(yīng)(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(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行流速范圍的計(jì)算、核算,并根據(jù)流動(dòng)速度來選擇。用地的環(huán)境條件比較復(fù)雜,選型時(shí)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(duì)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(yīng)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(duì)手。使用時(shí)應(yīng)注意避免管子的機(jī)械振動(dòng),特別是管子的橫向振動(dòng)(與管子軸線垂直的旋渦發(fā)生體軸線的振動(dòng)),這一影響在流量計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中無法抑制和消除。因?yàn)闇u街信號(hào)對(duì)流場的影響同樣敏感,所以當(dāng)直管段長度無法保證渦街穩(wěn)定所需的流動(dòng)條件時(shí),不宜選用。甚至抗振性較強(qiáng)的電容式、超聲波式,都可以保證流體的單向流動(dòng)充分發(fā)展,這一點(diǎn)不容忽視。
介電溫度對(duì)渦街流量計(jì)的性能也有重要影響。如果壓力應(yīng)力式渦街流量計(jì)在300℃狀態(tài)下不能長時(shí)間使用,由于其絕緣阻抗會(huì)由10MΩ~100MΩ急速下降到1MΩ~10KΩ,輸出信號(hào)也變小,導(dǎo)致測量特性惡化,因此最好選擇磁敏式或電容式結(jié)構(gòu)。傳感器與轉(zhuǎn)換器應(yīng)采用獨(dú)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(jì)是一種較新的流量計(jì),處于開發(fā)階段,如果選用不當(dāng),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(rèn)真維護(hù),不斷積累經(jīng)驗(yàn),提高對(duì)系統(tǒng)故障的預(yù)見性及判斷、處理問題的能力,才能達(dá)到滿意的效果。
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