1、涡街流量计测量原理

涡街流量计是基于卡门涡街原理制成的一种流体振荡性流量计。即在流动的流体中放置一个非流线型的对称形状的物体(涡街流量传感器中称之为漩涡发生体),就会在其下流两侧产生两列有规律的漩涡即卡门涡街,其漩涡率正比于来流速度:

F=Stu /d          （1）

式中F-涡街频率

d-漩涡发生体宽度

u-来流速度

St-斯特劳哈尔数

St的值与漩涡发生体宽度d和雷诺数Re有关。当雷诺数Re<2×10的4次方情况下,St为变数:

当Re在2×10的4次方~7×10的6次方的范围内,S值基本上保持不变,这段范围为流量计的基本测量范围。式(1)表明,当d和S.为定值时,漩涡产生的频率F与流体的平均流速u成正比,由于涡街传感器所测的并不是平均流速,而大约是漩涡发生体两侧的流速。对于湍流状态,不同的雷诺数下,流速分布规律是不同的。即不同的流速下具有不同的流速分布,进而说明了涡街流量传感器检测到的主要反映漩涡发生体两侧的流速与管道平均流速的关系不是口隹一确定的。这说明涡街流量传感器的非线性误差是其检测机理所决定的。

2、涡街流量计在我厂的应用实例

在动力部制氧出口富氧量计量、焦化厂用氮气计量采用了涡街流量计。下面以制氧出口富氧量计量讲述涡街流量计的选型及注意事项。

①工艺参数:被测介质:氧气工作压力:1.6MPa(表压)工作温度:30℃被测流体流量:Q20max=6000Nm3/hQ20com4000nm3/hQmin=500NM3/h管道内径:D=150当地平均大气压:0.1MPa

管道材质:A3碳钢

②设计计算:T1=273.15+30=303.15K

P=1.6+0.1=1.7MPa工作状态下氧气压缩系数:Z=0.994≈1。

对照涡街流量计产品选型样本对于50A(口径为50的涡街流量计):

相对应Qmin)1=×a,×3600=2.8×0.00205×3600=20.664m3/h对于80A(口径为80的涡街流量计):

相对应(Qmin)2=×a2×3600=2.011×0.00396×3600=28.67m3/h

其中:a1、a2分别为口径为50的涡街流量计与口径为80的涡街流量计的口径面积。由以上条件,从理论上来说50的涡街流量计与口径为80的涡街流量计均符合流量测量要求,但综合考虑,由于富氧管道内径为150mm当缩径到50nm时,有可能当用量较大时,缩径部位流通能力达不到要求,在者,从氧气输送安全角度着想,管道内径由150mm猛缩至50mm,当用量较大时,缩径部位流速大大增加,从而使气体及气体与管道之间摩擦系数增大,増加了安全隐患。所以从流通能力及安全角度两方面综合考虑,选择口径为80的涡街流量计为ZUI佳。

注意事项:

①在涡街流量计产品选型样本中,所指流量为工况下实际流量,在选型时须将标况下流量换算成工况下流量。

②在涡街流量计产品选型过程中,般无需考虑流量上限值,但流量下限值需满足,为满足流量下限值的测量要求,通常考虑缩径,在同样满足测量要求的情况下,应结合流体特性及管道条件综合考虑缩径的大小。

③在震动较强的地方不宜选用涡街流量计

④涡街流量计的耐高温性能较差,所以不宜用作蒸汽的计量。也曾经有过失败的例子。

3、优缺点

涡街流量计具有量程宽,无可动部件运行可靠,维护简单,压力损失小,具有定的计量精度等优点。特别是在很宽的范围内,它的测量与介质的密度、粘度等物性参数无关,因而受到普遍欢迎。旋涡流量计比较先进,但安装也有一定的困难,而且防震性能较差,抗干扰能力差;质量流量计造价较高。

4、结语

对比孔板流量计、涡街流量计、金属转子流量计,它们各有不同特点。孔板具有权威性的国家标准,适用范围广泛,但是对于安装要求也较高,有严格的安装规范且安装出现问题,由此造成的误差也是相当大的,而且孔板流量计的维护量较大。而涡街流量计的应用具有一定局限性,不适合测量脏污介质、抗震动能力差、不适合测量低流速气体,但涡街流量计安装简单,日常维护量小,比较适合测量高流速大流量的干浄气体。金属转子流量计比较适合小流量的计量,但对管道的清洁度要求较高。在流量测量方面,新技术、新发明新产品不断出现,我们计量工作者应向计量技术的更高层次研究发展,使菜钢的计量工作更加完善。