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技術(shù)文章
了解渦街流量計(jì):只需3分鐘
點(diǎn)擊次數(shù)：1020 發(fā)布時(shí)間：2020-8-21
渦街流量計(jì)相對(duì)于其他種類的流量計(jì)出現(xiàn)時(shí)間比較晚。
然而自上世紀(jì)70年代開(kāi)始投入應(yīng)用以來(lái)，渦街流量計(jì)得到了迅猛的發(fā)展。
根據(jù)資料顯示，目前世界主要發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家使用渦街流量計(jì)的比例大幅度上升，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，甚至將在未來(lái)流量?jī)x表中展主導(dǎo)地位。
所有的渦街流量計(jì)都是基于卡門渦街原理，那么具體是怎么樣的呢？
卡門渦街原理
卡門渦街是美籍匈牙利科學(xué)家馮·卡門在1911年觀察到并研究的現(xiàn)象：當(dāng)流體繞過(guò)非流體線形物體時(shí)，物體尾流左右兩側(cè)產(chǎn)生的成對(duì)的、交替排列的、旋轉(zhuǎn)方向相反的反對(duì)稱渦旋。在卡門渦街中，根據(jù)斯特勞哈爾研究，關(guān)系為Sr=fd/V，也就是說(shuō)，對(duì)圓柱繞流，渦街的每個(gè)單渦的頻率f與繞流速度V成正比，與圓柱體直徑成反比。Sr為斯特勞哈爾常數(shù)，無(wú)量綱，它與旋渦發(fā)生體的形狀及雷諾數(shù)有關(guān)系。
看完后大家感覺(jué)如何？別著急，看過(guò)下圖后就明白了！
這張圖是流體流過(guò)圓柱體時(shí)產(chǎn)生的漩渦現(xiàn)象。很明顯能看出，這種漩渦的產(chǎn)生具有周期的、交替變化的性質(zhì)，變化頻率與流體速度成正比，這就是卡門渦街現(xiàn)象。渦街流量計(jì)就是利用這種現(xiàn)象的性質(zhì)，通過(guò)測(cè)量渦流的脫落頻率確定流體的速度或流量而支撐的流量計(jì)。
渦街流量計(jì)不是渦輪流量計(jì)
在日常應(yīng)用中，有些人會(huì)將渦街流量計(jì)與渦輪流量計(jì)弄混，畢竟名稱非常相似。那么渦輪流量計(jì)是什么呢？下圖是渦輪流量計(jì)管道中部分：
很明顯可以看出，渦輪流量計(jì)與渦街流量計(jì)差別非常大，這種流量計(jì)是通過(guò)管道中渦輪在流體帶動(dòng)下的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，其結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比渦街流量計(jì)復(fù)雜。這樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)帶來(lái)了流量計(jì)中的精度，同時(shí)也帶來(lái)了易損壞和維護(hù)復(fù)雜等缺點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn)與局限性
渦街流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)與局限性都有哪些呢？是什么的品質(zhì)促使渦街流量計(jì)如此迅速的發(fā)展并占有大量市場(chǎng)呢？
優(yōu)點(diǎn)
1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而牢固，無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高，長(zhǎng)期運(yùn)行十分可靠；
2、安裝簡(jiǎn)單，維修十分方便；
3、檢測(cè)傳感器不直接接觸介質(zhì)，性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)；
4、精度較高(與差壓式、浮子式相比)
5、測(cè)量范圍寬，量程比可達(dá)1：10；
6、壓力損失較小，運(yùn)行費(fèi)用低，更具節(jié)能意義；
7、在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號(hào)頻率不受流體物理性質(zhì)和組份變化影響，儀表系數(shù)僅與漩渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān)測(cè)量流體的體積流量無(wú)需補(bǔ)償，調(diào)換配件后無(wú)需重新標(biāo)定儀表的系數(shù)。
8、應(yīng)用范圍廣，蒸汽、氣體、液體的流量均可測(cè)量。
局限性
1、管道流速不均、不能準(zhǔn)確確定流體工況變化時(shí)的介質(zhì)密度、將濕飽和蒸汽假設(shè)成干飽和蒸汽進(jìn)行測(cè)量都會(huì)造成誤差，并且總測(cè)量誤差會(huì)很大。
2、抗震性能差，外來(lái)振動(dòng)會(huì)使渦街流量計(jì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，甚至無(wú)法正常工作，大管徑影響更為明顯。
3、對(duì)測(cè)量臟污介質(zhì)適應(yīng)性差。
4、直管道要求高。專家指出，渦街流量計(jì)支管段一定要保證前40D后20D，才能滿足測(cè)量要求。
如何用好渦街流量計(jì)？
說(shuō)過(guò)這么多，現(xiàn)在終于到正題了：如何用好渦街流量計(jì)？
安裝
選好渦街流量計(jì)后，第1個(gè)要面對(duì)的就是渦街流量計(jì)的安裝問(wèn)題。那么安裝時(shí)都有哪些需要注意呢？
(1)流量計(jì)應(yīng)水平或垂直安裝在與工程通經(jīng)相對(duì)應(yīng)的管道上。由于渦街流量計(jì)的特性，要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量，必須注意保證慢管測(cè)量，因此在水平管道上的渦街流量計(jì)一般應(yīng)選擇安裝在管道的低處，垂直管道時(shí)，流體的流向應(yīng)自上而下。
(2)當(dāng)渦街流量計(jì)用作流量調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)特別注意將流量調(diào)節(jié)閥安裝在流量計(jì)后面，否則小流量時(shí)容易出現(xiàn)射流，出現(xiàn)流量調(diào)節(jié)時(shí)截至流量與閥門開(kāi)度成反比的現(xiàn)象。
(3)渦街流量計(jì)對(duì)前后直管要求非?？量?，流量計(jì)上游要保障有10到40倍管道直徑，下游不小于5倍管道直徑。上游直管長(zhǎng)度由上游有無(wú)直角彎、擴(kuò)大或縮徑管而定。特別要注意的是，在滿足要求的情況下，流量計(jì)應(yīng)盡量選擇安裝在前后直管段盡量大的管道位置處。
(4)測(cè)量溫度和壓力的取溫\取壓點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在渦街流量計(jì)出口5倍口徑意外。
(4)渦街流量計(jì)安裝時(shí)要盡量避免強(qiáng)烈震動(dòng)、工頻干擾信號(hào)，如果無(wú)法避免這些情況，應(yīng)當(dāng)采取減震、屏蔽等措施盡量減小干擾。
(5)在高溫管道中，渦街流量計(jì)必須垂直向下安裝。
日常維護(hù)
渦街流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件，所以在正常使用情況下，維護(hù)的工作量較少。日常維護(hù)的任務(wù)是：查看儀表指示累積是否正常；查看儀表供電是否正常；查看儀表體連接件是否損壞和腐蝕；查看儀表外線路有無(wú)損壞及腐蝕；查看表體與工藝管道連接處有無(wú)泄漏；查看儀表電器接線盒及電子元件盒密封是否良好等。
當(dāng)被測(cè)介質(zhì)較臟或易結(jié)垢時(shí)，應(yīng)定期清洗流量計(jì)內(nèi)壁，清洗時(shí)應(yīng)保護(hù)好旋渦發(fā)生體及檢測(cè)探頭，注意不要碰傷其表面與棱角。檢測(cè)放大器外殼端蓋在接線調(diào)試后應(yīng)適度旋緊，以保證其密封性。在進(jìn)行維護(hù)檢查時(shí)不得將液體及雜物留于殼內(nèi)。
常見(jiàn)故障
現(xiàn)象1：上電后管道內(nèi)有流體流動(dòng)，但無(wú)信號(hào)輸出。
處理方法：檢查儀表接線是否正確，有無(wú)斷線。檢查儀表安裝方向是否正確。檢查流量是否低于正常的流量范圍。
現(xiàn)象2：上電管道內(nèi)無(wú)流體流動(dòng)，但有信號(hào)輸出。
處理方法：檢查儀表接地，是否是接地不良引入干擾。檢查管道是否有強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)。檢查環(huán)境是否有強(qiáng)電磁干擾，如有大功率電器或變頻器等強(qiáng)電設(shè)備。
現(xiàn)象3：管道內(nèi)流體的流量穩(wěn)定且符合流量要求，但輸出變化太大，不穩(wěn)定。
處理方法：檢查管道是否振動(dòng)過(guò)強(qiáng)引入干擾。檢查接地是否良好。
現(xiàn)象4：上電后管道內(nèi)有流體流動(dòng)，但無(wú)信號(hào)輸出。
處理方法：檢查儀表放大器是否有故障。檢查檢測(cè)元件是否損壞。
現(xiàn)象5：上電管道內(nèi)無(wú)流體流動(dòng)，但有信號(hào)輸出。
處理方法：檢查轉(zhuǎn)換器靈敏度。
探頭故障的簡(jiǎn)單判斷方法：
用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)筛盘?hào)線的絕緣電阻，當(dāng)溫度高于200°C時(shí)，絕緣電阻應(yīng)大于10兆歐。當(dāng)溫度低于200°C時(shí)，絕緣電阻應(yīng)大于2兆歐。如果絕緣電阻不符合要求說(shuō)明檢測(cè)探頭可能存在故障。
檢測(cè)放大器故障的簡(jiǎn)單判斷方法：
用手在檢測(cè)放大器檢測(cè)探頭引線輸入端感應(yīng)信號(hào)，即可粗略判斷是否是檢測(cè)放大器故障。若無(wú)信號(hào)反映說(shuō)明檢測(cè)放大器可能存在故障。