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      華立渦街流量計特點和局限性
      關(guān)鍵字:流量計,渦街流量計    日期:2012-8-4 9:14:44

       特點與局限性
          一、特  點
          年青的渦街流量計發(fā)展速度之快、應(yīng)用范圍之廣是不少流p量儀表所不及的。究其原因,還是由它自身的特點所決定的。
      渦街流量計的主要特點如下:
          1.輸出與流體流速成正比的脈沖信號,不存在零漂問題
          在諸多流量儀表中,有不少儀表輸出的是模擬信號,如差壓流量計、浮子流量計、電磁流量計、靶式流量計等。這類儀
      表輸出信號存在著零點漂移,會給流量測量帶來誤差,特別是在小流量狀態(tài),零漂對測量精度的影響是不可小視的。上述幾
      種流量計中,除電磁流量計外,其他流量計的流量特性還是非線性的。這種非線性給儀表帶來的問題是,當(dāng)?shù)土砍虝r,測量
      精度和檢測靈敏度難以提高,儀表的量程比難以擴(kuò)大。
          2.無可動部件,可靠性高
          在流量計中,運(yùn)動的測量部件,無疑是其薄弱環(huán)節(jié)。運(yùn)動部件的磨損,使儀表系數(shù)改變,不僅降低了測量精確度,也縮
      短了儀表的壽命。在壽命期內(nèi),為了保持測量精度,必須經(jīng)常對儀表進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定周期短,是有可動部件流量計的又一缺
      點。對被測介質(zhì)的清潔度要求較高,儀表應(yīng)用范圍受到限制。而渦街流量計無可動部件,提高了它的可靠性。
          3.測量工作狀態(tài)體積流量,對流體的物性變化不敏感
          在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi),旋渦分離的頻率僅與流體工作狀態(tài)下的體積流量成正比。而對被測流體壓力、溫度、粘度和組
      分變化不敏感。因此,在幾何相似和動力相似條件下,

      渦街流量計可用一種典型介質(zhì)(如水或空氣)標(biāo)定,就可確定它的儀表系數(shù),并可在其他介質(zhì)中使用。渦街流量計的這一特點,對生
      產(chǎn)廠和用戶都會提供很大的方便。對用于高壓氣體的渦街流量計,使用常壓條件下標(biāo)定的儀表系數(shù),用戶完全可以放心,生
      產(chǎn)廠不必為沒有高壓標(biāo)定設(shè)備而憂慮;用于氣體的渦街流量計,也可在水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中校驗,提高標(biāo)定精確度。渦街流量計
      這一特點,為它實現(xiàn)干標(biāo)定、發(fā)生體標(biāo)準(zhǔn)化提供了有利的條件。
          4.量程范圍較寬
          大多數(shù)渦街流量計,在雷諾數(shù)為2×l04~7×l06范圍內(nèi),可具有較好的線性度,按這個雷諾數(shù)范圍計算,渦街流量計最
      大量程比可達(dá)300:1以上。由于檢測元件的靈敏度、儀表的壓力損失和其他方面的限制要達(dá)到這么高的量程比是非常困難的。
      但大多數(shù)的渦街流量計的量程比可達(dá)到10:1以上,有的可達(dá)到20:1甚至30:1。而其他的流量計如差壓流量計,卻沒有這么寬
      的量程范圍。
          5.測量精確度較高
          渦街流量計屬測量精確度中等偏上的流量計,通常測量液體的精確度為±0.50/0~±1010,測量氣體的精確度為±1%~±
      1.5%,這種精確度比渦輪流量計、科氏力質(zhì)量流量計低,但與傳統(tǒng)的差壓流量計、浮子流量計相比,測量精確度較高。
          6.結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便
          7.適用于多種介質(zhì)
          渦街流量計可測量液體、氣體和蒸汽流量。不少流量計不具備這一特點。例如電磁流量計只可用于導(dǎo)電液體,對電導(dǎo)率
      很低的化工介質(zhì)、油和氣體,不能測量;容積式流量計可測量液體、氣體,但不能測量蒸汽。
          8.壓力損失較小
          渦街流量計與孔板流量計相比,壓力損失小,僅為孔板的1/4~l/2。 9.安裝方式靈活
        除個別類型(例如振動體式)外,根據(jù)現(xiàn)場工藝管道的不同,可水平、垂直和不同角度傾斜安裝。渦輪流量計、容積式流量
      計則不可能這么靈活。
        10.結(jié)構(gòu)形式多樣
        測量中小管徑流量時,可選用滿管式渦街流量計;測量大口徑管道流量時,可選用插入式渦街流量計。
          11.實現(xiàn)干標(biāo)定的條件優(yōu)越
          以上的第1~4條優(yōu)點,成為渦街流量計的干標(biāo)定最有利的條件。
          12.采用了多種檢測技術(shù),充分利用了各種檢測技
      術(shù)的優(yōu)點
          在所有流量計中,渦街流量計可采用的檢測技術(shù)是最多的,熱敏、力敏、超聲、光電、磁電等檢測技術(shù)幾乎都被采用,這
      樣就可以充分發(fā)揮不同檢測技術(shù)的優(yōu)點。對于不同的流體、不同的工作條件、不同的測量要求,可選用不同的檢測技術(shù),這
      是其他類型流量計無法與之相比的。
          一、局限性
          任何流量計都不可能十全十美,渦街流量計也不例外。在充分介紹了它的優(yōu)點之后,我們再來說說它的不足和局限性,
      這樣便于我們在選用流量計時,做到揚(yáng)長避短,減少盲目性。
          1.對上游直管段的要求
          渦街流量計是一種典型的速度式流量計,旋渦分離的穩(wěn)定性受發(fā)生體上游流場畸變、旋渦流等影響,所以安裝儀表應(yīng)根
      據(jù)上游阻流件的不同形式,配備不同長度的上、下游直管段,或安裝流動調(diào)整器,為渦街流量計提供良好的流場條件,消除
      流場對儀表的不利影響。與其他速度式流量計(渦輪、電磁、超聲流量計)相比,渦街流量計對上游直管段長度要求并不比它們低;

      與同屬流體振動式流量計的旋進(jìn)旋渦流量計和射流流量計相比,它對上游直管段長度的要求還要高一些。
          2.下限流量不能太低
          渦街流量計的下限流量受兩個條件制約:
          (1)雷諾數(shù)影響。大多數(shù)渦街流量計的下限雷諾數(shù)為(1~2)×l04,只有當(dāng)儀表工作在下限雷諾數(shù)以上區(qū)域時,斯特
      勞哈爾數(shù)Sr或儀表系數(shù)K)才進(jìn)入平直段,儀表也才進(jìn)入線性工作區(qū)域,否則會產(chǎn)生非線性誤差。在粘度高、口徑小的工作
      條件下工作的渦街流量計,下限流量不能太低。
          (2)檢測元件靈敏度的限制。旋渦強(qiáng)度越強(qiáng),對信號檢測越有利。而旋渦強(qiáng)度與流速平方成正比的,所以在量程下限的
      低速區(qū),旋渦信號很微弱,能否有效地檢測出旋渦信號,取決于檢測元件的靈敏度。
          受以上兩方面因素的制約,渦街流量計的下限流速不能太低。一般情況下,測量液體流量時,下限流速為0.3~0.5m/s;
      測量氣體時下限流速為3~5m/s。
          3.測量管道振動影響
          管道振動對渦街流量計工作造成的影響,表現(xiàn)在兩個方面:
          (1)振動對旋渦穩(wěn)定分離有一定的影響。渦街流量計是流體振動流量計,當(dāng)工作管道振動較強(qiáng),且振動方向與發(fā)生體相
      垂直,振動頻率與旋渦頻率相同或相近時,對旋渦穩(wěn)定分離就會產(chǎn)生影響。
          (2)振動對力敏檢測元件的影響
          采用力敏檢測元件的渦街流量計,力敏檢測元件的靈敏度不能太低.,因為靈敏度低了不能保證下限流量時的靈敏度。如
      果當(dāng)管道振動產(chǎn)生的力,達(dá)到或超過旋渦分離產(chǎn)生的力時,振動力對檢測元件的正常工作就會造成干擾。
          對不同類型的檢測技術(shù),振動的影響程度是不同的。采用檢測流速局部變化方式的渦街流量計(如熱敏式、超聲式渦街流
      量計),受振動影響要小一些。而采用力敏檢測方式的渦街流量計受振動影響要大一些。其中應(yīng)力式渦街流量計對振動的敏感
      性最強(qiáng)。近些年來,各制造廠商對渦街流量計的抗振性能都采取了不少有效措施,取得了一定成效。
        4.儀表系數(shù)偏低
        與其他脈沖輸出型流量計相比,渦街流量計的儀表系數(shù)K較低,且隨儀表測量管徑D的增大,儀表系數(shù)K近似以直徑比
      的3次方速率下降。從表可以看出。表通徑與系數(shù)K的關(guān)系
      ┏━━━━━━━━━┳━━━┳━━━┳━━━┳━━━┳━━━┳━━━━┳━━━━━┳━━━━┳━━━━━━━━┓
      ┃公稱通徑/mm            l    15     ┃   25   ┃    40   ┃   50    ┃   80    ┃   100     ┃    150        ┃   200     ┃ 250        ┃ 300    ┃
      ┣━━━━━━━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━┫━━━┫
      ┃儀表系數(shù)K/L--1                376 ┃ 68.6  ┃ 18.7   ┃ 8.95   ┃ 3.33   ┃ 1.43      ┃ 0.441        ┃ 0.  185  ┃  0.0966  ┃0.0563┃
      ┗━━━━━━━━━┻━━━┻━━━┻━━━┻━━━┻━━━┻━━━━┻━━━━━┻━━━━┻━━━━━━━━┫
          由于儀表系數(shù)K隨測量管徑D的增大,而急劇下降。所以隨著管徑的增大,對于相同流速,儀表輸出信號的頻率也大幅
      度下降。因此,滿管式渦街流量計的通徑不宜過大,一般多在300mm以下。
          5.應(yīng)用于量程上限時應(yīng)注意的問題
          (1)測量液體流量,在量程上限時,應(yīng)注意避免出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。特別是測量靜壓低、高飽和蒸氣壓液體時,尤其應(yīng)注意
      防止氣穴現(xiàn)象的產(chǎn)生。
          (2)測量氣體流量,其上限受氣體壓縮性的影響。一般量氣體時,流速應(yīng)小于0.2馬赫數(shù)。
          6.不宜測量混相流和脈動流
          混相流和脈動流對渦街流量計的影響,還缺少理論和實踐經(jīng)驗,雖然有些關(guān)于測量混相流方面的試驗,但還處于探索階
      段,尚未進(jìn)入實用。
          7.歷史較短,理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗不足
          渦街流量計的歷史較短,還有很多工作有待繼續(xù)深入,不斷探索,不斷充實。
          綜上所述,對于渦街流量計來說,產(chǎn)生強(qiáng)烈穩(wěn)定的卡曼渦街是基礎(chǔ)。采用各種檢測技術(shù),在各種復(fù)雜的工作條件(高溫、腐蝕、振動等)下,把微弱的信號有效地檢測出來,是擴(kuò)大儀表
      應(yīng)用范圍的前提。通過信號處理電路,從各種噪聲和干擾中把旋渦信號提取出來,是提高儀表性能的重要環(huán)節(jié)。

       

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