渦流流量計(jì)的工作原理及結(jié)構(gòu)組成

工作原理

當(dāng)柱狀物體插入流體中時(shí)，在柱狀體的兩側(cè)交替產(chǎn)生規(guī)則的渦旋柱，這被稱為卡門渦旋現(xiàn)象。蒸汽流量計(jì)主要用于工業(yè)管道中蒸汽介質(zhì)流體的流量測(cè)量，蒸汽流量計(jì)特點(diǎn)是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高,維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。電磁流量計(jì)其作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。直流磁路用永久磁鐵來(lái)實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，受交流磁場(chǎng)的干擾較小，但它易使通過(guò)測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化，使正電極被負(fù)離子包圍，負(fù)電極被正離子包圍，即電極的極化現(xiàn)象，并導(dǎo)致兩電極之間內(nèi)阻增大，因而嚴(yán)重影響儀表正常工作。當(dāng)管道直徑較大時(shí)，永久磁鐵相應(yīng)也很大，笨重且不經(jīng)濟(jì)，所以電磁流量計(jì)一般采用交變磁場(chǎng)，且是50HZ工頻電源激勵(lì)產(chǎn)生的。渦街流量計(jì)其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器，可靠性高，可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出，容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是一種比較先進(jìn)、理想的測(cè)量?jī)x器�？ㄩT渦街的頻率與流速成正比。

式中：

F為旋渦頻率；

V為管道內(nèi)平均流速；

d是氣缸上流面寬度；

D為管道內(nèi)徑；

St為斯特羅哈數(shù)。

在雷諾數(shù)104到106的范圍內(nèi)，它是一個(gè)無(wú)量綱常數(shù)。

當(dāng)渦旋發(fā)生在氣缸的兩側(cè)時(shí)，圓柱受到垂直于流動(dòng)方向的交替升力的影響。升力的變化頻率是旋渦頻率。利用插在柱體中的壓電元件檢測(cè)升力的變化，將其轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)傳輸放大器，由放大器進(jìn)行放大和整形，得到與頻率和速度成正比的方波信號(hào)。根據(jù)上述公式，可以通過(guò)測(cè)量渦旋頻率來(lái)計(jì)算速度V，進(jìn)而得到體積流量。

組成及功能

渦街流量計(jì)儀器由以下六個(gè)部分組成：

發(fā)射機(jī)外殼；渦街發(fā)生器；信號(hào)檢測(cè)器；輸出放大器；脈沖整形器；輸入放大器。

傳送器外殼是流體管道的一部分。由于選擇了合適的路徑，渦街本體的形狀和大小比例，因此在殼體內(nèi)的流體流動(dòng)可以在寬雷諾數(shù)范圍內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的渦街信號(hào)。渦流柱是渦流街發(fā)電機(jī)使流體通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的。信號(hào)探測(cè)器檢測(cè)渦柱并將其轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。輸入放大器放大微弱的電信號(hào)，過(guò)濾出干擾信號(hào)。脈沖增塑器將不規(guī)則的電脈沖轉(zhuǎn)換成具有一定振幅和寬度的方波信號(hào)。輸出放大器將方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為4至20ma直流電流信號(hào)輸出。