涡街流量计作为一种重要的流量测量仪器,在工业领域有着广泛的应用。它主要用于测量气体、蒸汽和液体的体积流量或质量流量。这种流量计基于卡门涡街原理进行工作,当流体流经流量计内部的固定障碍物(涡街发生器或钝体)时,会在障碍物后方形成交替的涡流,也就是卡门涡街。
从结构上看,涡街流量计通常由旋涡发生体、检测探头及相应的电子线路等组成。其具有一些显著的特点,结构简单,没有可动部件,这使得它的可靠性较高,适合长期运行;维护方便,由于不存在机械部件,减少了故障率,降低了维护成本;适用范围广,能够测量多种介质,包括气体、液体和蒸汽;安装灵活,可以根据实际需要选择法兰卡装式、法兰连接式或插入式等多种连接方式。
涡街流量计的工作原理基于卡门涡街现象。当流体流经旋涡发生体时,它的两侧会形成交替变化的两排旋涡,即卡门涡街。漩涡分离的频率与流体的流速成正比,与主体的宽度成反比。具体来说,漩涡分离频率f、无量纲常数(斯特劳哈尔数)St、管道内流体平均流速V、柱体的迎流面宽度d以及传感器壳体内径D之间存在一定的关系。对于特定柱型的旋涡发生体,在一定流量范围内,斯特劳哈尔数St是雷诺数Re的函数,St与Re函数的线性部分,就是涡街流量传感器的线性测量范围。
通过检测分离频率便可测出流体流速及瞬时流量。单位体积的流体流过传感器所产生的脉冲数称为仪表系数K。旋涡在柱体后两侧交替分离,会产生压力脉动,使传感器中的检测体(探头)受到交变力。埋设在检测体内的压电晶体元件受到交变力的作用产生电荷频率信号,由检测电路处理后,以频率信号型式或转换成标准信号型式输出。配套流量积算仪表和温度、压力传感器后,还可对参数进行修正和运算。
传感器的安装位置和条件对涡街流量计的测量精度有着重要影响。一般来说,传感器应安装在水平管道上,如果安装在垂直、倾斜管道上,被测介质流向应自下而上。前直管段需要符合15 - 20D,后直管段5 - 10D的要求(D为传感器壳体内径)。这是为了保证流体在进入流量计之前能够形成稳定的流动状态,减少干扰因素对测量结果的影响。
管道内应充满被测液体,以确保测量的准确性。同时,传感器应避免安装在有强烈机械振动的管道上,因为机械振动可能会干扰检测体对旋涡频率的检测,导致测量误差。直管段的内径同心度误差不超过3%,并不超过5mm,以保证流体在管道内的流动均匀性。此外,还应避免将传感器安装在有较强电磁场干扰、空间小和维修不方便的场合。
日常需要检查流量计外观是否良好,有无严重损坏、裂痕及锈蚀等情况。仔细检查保证各连接处无泄漏,防止因泄漏导致测量误差或影响设备的正常运行。
对于测量蒸汽的涡街流量计,需要检查疏水阀。打开疏水阀排除蒸汽冷凝水,以保证流量计的正常工作。如果蒸汽冷凝水不能及时排出,可能会影响旋涡的形成和检测,从而影响测量精度。
在使用过程中,涡街流量计可能会出现异常读数,长期使用计量也会出现误差。通过清零操作可以重置设备,确保下一次读数的准确性。清零操作能够有效避免因累积误差对测量结果的影响,保证流量计的计量精度。
定期检查工艺管道和零部件磨损情况,因为零部件和管道磨损会影响系数精度,需及时校正。长期的流体冲刷可能会导致管道和零部件的磨损,进而影响旋涡的形成和频率检测,因此及时发现并处理磨损问题至关重要。
长时间使用后,涡街流量计发生体会附着包裹物,这对计量精度会产生较大影响。因此应定期对漩涡发生器进行清洗,保持其表面的清洁,确保旋涡能够正常形成和分离。
定期对涡街流量计进行校检是保证其测量精度的重要措施。校检可以及时发现设备存在的问题,并进行调整和修复,确保流量计始终处于准确可靠的工作状态。
高精度是涡街流量计的一个重要优点,它能够较为准确地测量多种流体的流量,满足工业生产中对流量测量精度的要求。其适应性强,可以用于测量气体、液体和蒸汽等多种介质,适用范围广泛。此外,由于没有活动部件,涡街流量计的维护相对简单,使用寿命长,减少了设备的维护成本和停机时间,提高了生产效率。
涡街流量计也存在一些不足之处。它对流体特性比较敏感,流体的温度、压力和密度变化可能会影响测量结果。因此,在实际应用中,通常需要进行温度和压力补偿,以提高测量的准确性。这增加了系统的复杂性和成本。
涡街流量计在贸易结算、热力、电力、化工及实验室等多个领域都有广泛的应用。在贸易结算中,它能够准确测量流体的流量,为交易提供可靠的依据。在热力和电力行业,可用于测量蒸汽和水的流量,实现能源的合理计量和管理。在化工领域,能够对各种化工流体进行流量测量,保证生产过程的稳定和安全。在实验室中,涡街流量计也可以用于精确测量小流量的流体,为实验研究提供数据支持。
随着工业自动化水平的不断提高,对流量测量的精度、可靠性和智能化程度的要求也越来越高。涡街流量计作为一种重要的流量测量仪器,具有很大的发展潜力。未来,涡街流量计可能会在以下几个方面得到进一步的发展。一是提高测量精度和稳定性,通过优化设计和采用先进的检测技术,减少流体特性变化对测量结果的影响。二是实现智能化,具备自动补偿、故障诊断和远程通信等功能,方便用户进行管理和维护。三是拓展应用领域,适应更多特殊工况和新型流体的测量需求。