涡街流量计原理
在流体中设置三角柱型旋涡发生体,则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。
涡街流量计设旋涡的发生频率为f,被测介质平均流速为 ,旋涡发生体迎流面宽度为d,表体通径为D,即可得到以下关系式: f=SrU1/d=SrU/md (1)
式中 U1--旋涡发生体两侧平均流速,m/s;
Sr--斯特劳哈尔数;
m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比
管道内体积流量qv为
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中 K--流量计的仪表系数,脉冲数/m3(P/m3)。
K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外,还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数,涡街流量计与旋涡发生体形状及雷诺数有关,圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见,在ReD=2×104~7×106范围内,Sr可视为常数,这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时,VSF的流量计算式为
斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线式中 qVn,qV--分别为标准状态下(0oC或20oC,101.325kPa)和工况下的体积流量,m3/h;
Pn,P--分别为标准状态下和工况下的绝对压力,Pa;
Tn,T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度,K;
Zn,Z--分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。
由上式可见,VSF输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响,即仪 表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为涡街流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量,这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度,流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。
涡街流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。
为提高涡街流量计的耐高温及抗振动性能,新近开发出了HLUG改进型涡街流量传感器,因其独特的结构和选材使该传感器可在高温(350℃)、强振动(≤1g)的恶劣工况下使用。
在实际应用中,往往最大流量远低于仪表的上限值,随着负荷的变化,最小流量又往往会低于仪表的下限值,仪表并非工作在它的最佳工作段,为了解决这一问题,通常采用在测量处缩径提高测量处的流速,并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量,但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流,使加工、安装都不方便。我公司研制的纵断面形状为圆弧的LGZ变径整流器,具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用,其结构尺寸小,仅为工艺管内径的1/3,与涡街流量计作成一体,不仅不需要另外附加一段直管段,还可以降低对工艺管直管段的要求,安装非常方便。为了使用方便,电池供电的本地显示型涡街流量计采用微功耗高新技术,采用锂电池供电可不间断运行一年以上,节省了电缆和显示仪表的采购安装费用,可就地显示瞬时流量、累积流量等。温度补偿一体型涡街流量计还带有温度传感器,可以直接测量出饱和蒸汽的温度并计算出压力,从而显示饱和蒸汽的质量流量。温压补偿一体型带有温度、压力传感器,用于气体流量测量可直接测量出气体介质的温度和压力,从而显示气体的标况体积流量。
新一代智能涡街流量计,集流量,温度,压力检测功能于一体,采用先进的单片机技术和电容式力传感器,产品无可动部件,抗振动、杂质、干扰能力强,具有操作简便,容易安装,免维护,故障自检,运行费用低等一系列特点。已广泛应用于下列介质的测量,解决了多年来业内疑难流量计量。如半水煤气,焦炉煤气计量,重油,渣油计量,沥青,液体石蜡,甲苯,硫酸,天然气,甲烷氯化物,烟道气,氯气,污水,纯净水,等其他特殊介质。
涡街流量计技术参数:
仪表型号 DS-LU100 DS-LU200 DS-LU300
供电电源 24VDC 12VDC/3.6V锂电 3.6V锂电
显 式 无 液晶显示 液晶显示
转换器形式 一体式 分体式 分体潜水式
公称通径 夹持式DN15---DN300 法兰式DN15---DN500 插入式DN300---DN1200
公称压力 (1.6,2.0,2.5,4.0,5.0,6.4)MPa,其它压力等级按要求订做
介质温度 普通型 -40℃~+260℃ 高温型+100℃~+380℃
表体材质 304不锈钢
精度等级 液体0.5级(重复性≤0.33%) 气体1.0级(重复性≤0.5%) 插入式2.0级
输出信号 脉冲 二线制,三线制4—20Ma , RS485/HART协议选配
防爆防雷 本安防爆/隔爆/防雷击
防护等级 IP67
适用介质 气体,液体,蒸汽
环境条件 环境温度-40℃~+60℃,相对湿度5%--90%,大气压力(86—106)KPa