渦街流量計相對于其他種類的流量計出現時間比較晚。
然而自上世紀70年代開始投入應用以來,渦街流量計得到了迅猛的發(fā)展。
根據資料顯示,目前世界主要發(fā)達工業(yè)國家使用渦街流量計的比例大幅度上升,已廣泛應用于各個領域,甚至將在未來流量儀表中展主導地位。
所有的渦街流量計都是基于卡門渦街原理,那么具體是怎么樣的呢?
卡門渦街原理
卡門渦街是美籍匈牙利科學家馮·卡門在1911年觀察到并研究的現象:當流體繞過非流體線形物體時,物體尾流左右兩側產生的成對的、交替排列的、旋轉方向相反的反對稱渦旋。在卡門渦街中,根據斯特勞哈爾研究,關系為Sr=fd/V,也就是說,對圓柱繞流,渦街的每個單渦的頻率f與繞流速度V成正比,與圓柱體直徑成反比。Sr為斯特勞哈爾常數,無量綱,它與旋渦發(fā)生體的形狀及雷諾數有關系。
看完后大家感覺如何?別著急,看過下圖后就明白了!
這張圖是流體流過圓柱體時產生的漩渦現象。很明顯能看出,這種漩渦的產生具有周期的、交替變化的性質,變化頻率與流體速度成正比,這就是卡門渦街現象。渦街流量計就是利用這種現象的性質,通過測量渦流的脫落頻率確定流體的速度或流量而支撐的流量計。
渦街流量計不是渦輪流量計
在日常應用中,有些人會將渦街流量計與渦輪流量計弄混,畢竟名稱非常相似。那么渦輪流量計是什么呢?下圖是渦輪流量計管道中部分:
很明顯可以看出,渦輪流量計與渦街流量計差別非常大,這種流量計是通過管道中渦輪在流體帶動下的旋轉實現測量,其結構遠比渦街流量計復雜。這樣復雜的結構帶來了流量計中的精度,同時也帶來了易損壞和維護復雜等缺點。
優(yōu)點與局限性
渦街流量計的優(yōu)點與局限性都有哪些呢?是什么的品質促使渦街流量計如此迅速的發(fā)展并占有大量市場呢?
優(yōu)點
1、結構簡單而牢固,無可動部件,可靠性高,長期運行十分可靠;
2、安裝簡單,維修十分方便;
3、檢測傳感器不直接接觸介質,性能穩(wěn)定,壽命長;
4、精度較高(與差壓式、浮子式相比)
5、測量范圍寬,量程比可達1:10;
6、壓力損失較小,運行費用低,更具節(jié)能意義;
7、在一定的雷諾數范圍內,輸出信號頻率不受流體物理性質和組份變化影響,儀表系數僅與漩渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關測量流體的體積流量無需補償,調換配件后無需重新標定儀表的系數。
8、應用范圍廣,蒸汽、氣體、液體的流量均可測量。
局限性
1、管道流速不均、不能準確確定流體工況變化時的介質密度、將濕飽和蒸汽假設成干飽和蒸汽進行測量都會造成誤差,并且總測量誤差會很大。
2、抗震性能差,外來振動會使渦街流量計產生測量誤差,甚至無法正常工作,大管徑影響更為明顯。
3、對測量臟污介質適應性差。
4、直管道要求高。專家指出,渦街流量計支管段一定要保證前40D后20D,才能滿足測量要求。
如何用好渦街流量計?
說過這么多,現在終于到正題了:如何用好渦街流量計?
安裝
選好渦街流量計后,第1個要面對的就是渦街流量計的安裝問題。那么安裝時都有哪些需要注意呢?
(1)流量計應水平或垂直安裝在與工程通經相對應的管道上。由于渦街流量計的特性,要實現準確測量,必須注意保證慢管測量,因此在水平管道上的渦街流量計一般應選擇安裝在管道的低處,垂直管道時,流體的流向應自上而下。
(2)當渦街流量計用作流量調節(jié)時,應特別注意將流量調節(jié)閥安裝在流量計后面,否則小流量時容易出現射流,出現流量調節(jié)時截至流量與閥門開度成反比的現象。
(3)渦街流量計對前后直管要求非??量?,流量計上游要保障有10到40倍管道直徑,下游不小于5倍管道直徑。上游直管長度由上游有無直角彎、擴大或縮徑管而定。特別要注意的是,在滿足要求的情況下,流量計應盡量選擇安裝在前后直管段盡量大的管道位置處。
(4)測量溫度和壓力的取溫\取壓點應設置在渦街流量計出口5倍口徑意外。
(4)渦街流量計安裝時要盡量避免強烈震動、工頻干擾信號,如果無法避免這些情況,應當采取減震、屏蔽等措施盡量減小干擾。
(5)在高溫管道中,渦街流量計必須垂直向下安裝。
日常維護
渦街流量計無可動部件,所以在正常使用情況下,維護的工作量較少。日常維護的任務是:查看儀表指示累積是否正常;查看儀表供電是否正常;查看儀表體連接件是否損壞和腐蝕;查看儀表外線路有無損壞及腐蝕;查看表體與工藝管道連接處有無泄漏;查看儀表電器接線盒及電子元件盒密封是否良好等。
當被測介質較臟或易結垢時,應定期清洗流量計內壁,清洗時應保護好旋渦發(fā)生體及檢測探頭,注意不要碰傷其表面與棱角。檢測放大器外殼端蓋在接線調試后應適度旋緊,以保證其密封性。在進行維護檢查時不得將液體及雜物留于殼內。
常見故障
現象1:上電后管道內有流體流動,但無信號輸出。
處理方法:檢查儀表接線是否正確,有無斷線。檢查儀表安裝方向是否正確。檢查流量是否低于正常的流量范圍。
現象2:上電管道內無流體流動,但有信號輸出。
處理方法:檢查儀表接地,是否是接地不良引入干擾。檢查管道是否有強烈的機械振動。檢查環(huán)境是否有強電磁干擾,如有大功率電器或變頻器等強電設備。
現象3:管道內流體的流量穩(wěn)定且符合流量要求,但輸出變化太大,不穩(wěn)定。
處理方法:檢查管道是否振動過強引入干擾。檢查接地是否良好。
現象4:上電后管道內有流體流動,但無信號輸出。
處理方法:檢查儀表放大器是否有故障。檢查檢測元件是否損壞。
現象5:上電管道內無流體流動,但有信號輸出。
處理方法:檢查轉換器靈敏度。
探頭故障的簡單判斷方法:
用萬用表測量兩根信號線的絕緣電阻,當溫度高于200°C時,絕緣電阻應大于10兆歐。當溫度低于200°C時,絕緣電阻應大于2兆歐。如果絕緣電阻不符合要求說明檢測探頭可能存在故障。
檢測放大器故障的簡單判斷方法:
用手在檢測放大器檢測探頭引線輸入端感應信號,即可粗略判斷是否是檢測放大器故障。若無信號反映說明檢測放大器可能存在故障。