氣體流量計--江蘇銳派儀表有限公司

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一、氣體流量計概述：
渦街流量計（氣體流量計）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流動方向垂直,底面迎向流體。

當被測介質流過柱體時,在柱體兩側交替產生旋渦,旋渦不斷產生和分離,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介質流速成正比,。

旋渦交錯分離,在柱體兩側及柱體后面的尾流中產生脈動的壓力,設在柱體內部（或后面）的檢測探頭受到這種微小的脈動壓力的作用,使埋設在探頭內的壓電晶體元件受到交變應力而產生交變電荷信號,。該信號經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,。一段時間內的輸出總脈沖數,將代表這段時間內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，根據設定的密度,，渦街流量系數進行流量運算,，現場液晶顯示瞬時流量和累計流量。

 渦街流量計（氣體流量計）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流動方向垂直,底面迎向流體。

1. 工作原理
在流體中設置旋渦發(fā)生體（阻流體）,，從旋渦發(fā)生體兩側交替地產生有規(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,。設旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質來流的平均速度為U,，旋渦發(fā)生體迎面寬度為d,，表體通徑為D，根據卡曼渦街原理,，有如下關系式
f=SrU1/d=SrU/md 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?）
式中　　U1--旋渦發(fā)生體兩側平均流速，m/s,；
Sr--斯特勞哈爾數,；
m--旋渦發(fā)生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比

圖1 卡曼渦街

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

圖2 斯特勞哈爾數與雷諾數關系曲線

式中 qVn,，qV--分別為標準狀態(tài)下（0oC或20oC,，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h,； 
Pn,，P--分別為標準狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa,；
Tn,，T--分別為標準狀態(tài)下和工況下的熱力學溫度，K,；
Zn,，Z--分別為標準狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數。 
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,，即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量,，這時流量計的輸出信號應同時監(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. 結構
VSF由傳感器和轉換器兩部分組成,，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,；轉換器包括前置放大器、濾波整形電路,、D／A轉換電路,、輸出接口電路、端子,、支架和防護罩等,。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換器內,。

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,。

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