壓縮空氣流量計
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一,、壓縮空氣流量計概述：

渦街流量計（壓縮空氣流量計）的基本原理是卡門渦街原理,即“渦街旋渦分離頻率與流速成正比"。變送器流通本體直徑與儀表的公稱口徑基本相同,。如圖一所示,流通本體內(nèi)插入有一個近似為等腰三角形的柱體,柱體的軸線與被測介質(zhì)流動方向垂直,底面迎向流體,。

當(dāng)被測介質(zhì)流過柱體時,在柱體兩側(cè)交替產(chǎn)生旋渦,旋渦不斷產(chǎn)生和分離,在柱體下游便形成了交錯排列的兩列旋渦即“渦街"。理論分析和實驗已證明,旋渦分離的頻率與柱側(cè)介質(zhì)流速成正比,。

旋渦交錯分離,在柱體兩側(cè)及柱體后面的尾流中產(chǎn)生脈動的壓力,設(shè)在柱體內(nèi)部（或后面）的檢測探頭受到這種微小的脈動壓力的作用,使埋設(shè)在探頭內(nèi)的壓電晶體元件受到交變應(yīng)力而產(chǎn)生交變電荷信號,。該信號經(jīng)放大器上的電荷變換、放大,，濾波限幅和觸發(fā)整形處理后,，輸出頻率與旋渦分離頻率相同的方波電壓脈沖信號。該信號再送到就地顯示儀,，傳感器輸出的每一個脈沖將代表一定體積的被測流體,。一段時間內(nèi)的輸出總脈沖數(shù),將代表這段時間內(nèi)流過傳感器的流體總體積,。

傳感器輸出的電壓脈沖信號送到連于一體的就地顯示儀。就地顯示儀采用微功耗CPU,，測量渦街傳感器輸出的頻率信號,，根據(jù)設(shè)定的密度，渦街流量系數(shù)進(jìn)行流量運算,，現(xiàn)場液晶顯示瞬時流量和累計流量,。

 渦街流量計（壓縮空氣流量計）的基本原理是卡門渦街原理,即“渦街旋渦分離頻率與流速成正比"。變送器流通本體直徑與儀表的公稱口徑基本相同,。如圖一所示,流通本體內(nèi)插入有一個近似為等腰三角形的柱體,柱體的軸線與被測介質(zhì)流動方向垂直,底面迎向流體,。

1. 工作原理
在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦,，這種旋渦稱為卡曼渦街,，如圖1所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列,。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,，被測介質(zhì)來流的平均速度為U，旋渦發(fā)生體迎面寬度為d,，表體通徑為D,，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式
f=SrU1/d=SrU/md 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?）
式中　　U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,，m/s；
Sr--斯特勞哈爾數(shù),；
m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比
 

圖1 卡曼渦街

管道內(nèi)體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr 　　　　　　　　　　　　　　　?。?）
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 　　　　　　　　　　　　　　　　 （3）
式中 K--流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）,。
K除與旋渦發(fā)生體,、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān),。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù),，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖,。由圖可見,，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù),，這是儀表正常工作范圍,。當(dāng)測量氣體流量時，VSF的流量計算式為
 

圖2 斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線

式中 qVn,，qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0oC或20oC,，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h； 
Pn,，P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力,，Pa；
Tn,，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度,，K；
Zn,，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù),。 
由上式可見，VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響,，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān),。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度,，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的,。
2. 結(jié)構(gòu)
VSF由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，如圖3所示,。傳感器包括旋渦發(fā)生體（阻流體）,、檢測元件、儀表表體等,；轉(zhuǎn)換器包括前置放大器,、濾波整形電路、D／A轉(zhuǎn)換電路,、輸出接口電路,、端子、支架和防護(hù)罩等,。近年來智能式流量計還把微處理器,、顯示通訊及其他功能模塊亦裝在轉(zhuǎn)換器內(nèi)。

圖3 渦街流量計

例二：已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時

測量介質(zhì)為過熱蒸汽,，蒸汽溫度為320℃,，壓力為1.5MPa（絕壓）,流量范圍為3t/h～25t/h, 試 確定流量計口徑。

步驟一：計算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍,，經(jīng)查附表（二）,該狀態(tài)下蒸汽的密度為:5.665Kg/m³,由公式（8） :

765（m³/h）

6379（m³/h）

步驟二：根據(jù)等效參比流量范圍765-6379m³/h,，查表（二），比較適合該流量范圍為DN200口徑,。

六,、壓縮空氣流量計安裝示意圖：

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