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卡门涡街流量计的工作原理以及计算公式

时间:2018/04/15来源:未知

 卡门涡街流量计的工作原理:

如图 1 所示,在测量管道中垂直地插入一非流线型阻流体,也称旋涡发生体。随着流体流动,当管道雷诺数达到一定值时,在发生体两侧就会交替地分离出卡门涡街。旋涡频率 f 与流经发生体两侧的平均流速 U 1 及被测介质来流的平均流速 U 之间的关系可表示为:

卡门涡街流量计原理示意
卡门涡街流量计的原理计算公式
20180321142324.jpg
式中:f 为旋涡频率,Hz;S r 为斯特劳哈尔数;U 1 为发生体两侧的平均流速,m/s;d 为发生体迎流面的宽度,m;U 为被测介质来流的平均流速,m/s;m 为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比。
20180321142328.jpg
式中:K 为涡街流量计的仪表系数,1/m 3 。
 
从式(2)、(3) 可以看出,对于确定的 D 和 d,流体的体积流量q v 与旋涡频率f 成正比,而f 只与流速U 和旋涡发生体的几何参数有关,而与被测流体的物性和组分无关,因此可以得出涡街流量计不受流体温度、压力、密度、黏度、组分因素影响的结论。


  涡街流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。
 
  工作原理
 
  涡街流量计主要用于对封闭管道内的流体进行测量。一般来说,涡街流量计的测量,是将旋涡发生体放置在流体内,流体会在旋涡发生体的两侧有规律的形成旋涡,通过对旋涡的测量和计算,就可以得到流体的流量数据。
 
  涡街流量计的工作原理,具体来说是流体的振荡原理,当流体流过旋涡发生体时,三角柱会令流体产生交替旋涡,且正比于流速。涡街流量计获得旋涡释放频率,从这个参数Hz和漩涡发生体的特征宽度d,可以计算出流体的平均速度v,也就是f=Stv/d。
 
  涡街流量计使用的这个计算公式中,St是雷诺函数,St=f(1/Re),当Re取值范围是在102到105之间时,St的数值大约为0.2,因此一般在使用涡街流量计测量时,要尽量满足流体的雷诺数在102到105之间,这样旋涡频率f=0.2v/d
 
  产品优势
 
  涡街流量计的结构简单,安装后不易造成管道泄漏,且不会造成流体较大压力损失。涡街流量计的测量范围宽,介质适应能力好,这种流量计可以无需温度压力补偿,可以测量蒸汽、气体、液体等多种流体流量。

测量介质 过热/饱和蒸汽、液体和气体
口 径 对夹式:DN15、20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300
法兰式:DN15、20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300、350、400、450、500、600
特殊口径可协议供货
公称压力 液体:1.6、2.0、4.0、5.0、6.3、10.0MPa
气体及蒸汽:1.6、2.0、4.0、5.0MPa
介质温度 -40~80℃、-40~150℃、-40~300℃
准确度 0.5%(协议供货)、1.0%、1.5%
本体、漩涡发生体材质 304不锈钢(标准供货)、316L、哈氏合金C、哈氏合金B、其他材料协议供货
流速范围 液体:0.15~7  气体:1.5~60   蒸汽:2~70
输出信号 1、三线制电压脉冲、低电平<1V;高电平≥5V
2、二线制4-20mA输出
通讯功能 HART、RS485
供电电源 电压脉冲型:DC12V、DC24V
标准电流输出,当地显示:DC24V
电池供电(锂电池): 3.6V
环境温度 -30℃~65℃  大气压力:86KPa~106KPa
防护等级 IP65、IP68
防爆等级 本安型、隔爆型
 
测量介质 过热/饱和蒸汽、液体和气体
口 径 对夹式:DN15、20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300
法兰式:DN15、20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300、350、400、450、500、600
特殊口径可协议供货
公称压力 液体:1.6、2.0、4.0、5.0、6.3、10.0MPa
气体及蒸汽:1.6、2.0、4.0、5.0MPa
介质温度 -40~80℃、-40~150℃、-40~300℃
准确度 0.5%(协议供货)、1.0%、1.5%
本体、漩涡发生体材质 304不锈钢(标准供货)、316L、哈氏合金C、哈氏合金B、其他材料协议供货
流速范围 液体:0.15~7  气体:1.5~60   蒸汽:2~70
输出信号 1、三线制电压脉冲、低电平<1V;高电平≥5V
2、二线制4-20mA输出
通讯功能 HART、RS485
供电电源 电压脉冲型:DC12V、DC24V
标准电流输出,当地显示:DC24V
电池供电(锂电池): 3.6V
环境温度 -30℃~65℃  大气压力:86KPa~106KPa
防护等级 IP65、IP68
防爆等级 本安型、隔爆型
 


 
 
 
气体音速喷嘴装置
 
在稳定的工况下,径流临界流喷嘴和被检定流量计的气体质量流量是相同的。
 
  检定过程中,微机系统自动采集和处理临界流喷嘴前的气流滞止压力和滞止温度,计算出标准的气体质量流量或累计流量,并按照相关的检定规程,将它与采集到的被检定流量计的指示值进行比较和计算,即可得到被检定流量计在不同流量点的基本误差和重复性误差,从而实现对气体流量计的检定。
 
气体音速喷嘴装置由以下部分组成:
 
(1)2台真空泵(一台2800m³/h与一台1000m³/h),总装机容量达到6600m³/h,高出设备性能30%。
(2)1台60m³/h的空气压缩机,配置温压缓冲罐,以保证装置中气动夹表器、气动阀门的动力保证。
(3)装置设计电总功率为185KW,动力配电采用变频器启动方式,以保证真空度的恒压控制。
(4)基本管路采用304不锈钢材料,以确保气体的洁净和装置的耐用。
  五路检定管径分别是:DN50\DN80\DN100\DN150\DN200。
(5)超音速喷嘴采用316L不锈钢加工,并由中国计量院出具检定证书。
(6)控制系统构成:以上位机(PC机)和下位机(高性能单片机)为核心完成流程控制设备的开关、信号采集、数据处理、打印仪表检定报告及检定证书。
   

 


经济型涡街流量计和高效型涡街流量计的对比-----------------------------------------------------
   
   
经济型涡街流量计
 
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高效型涡街流量计

 
 
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 涡街流量计与配套仪表的接线图: 
 
接线图1
 
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 接线图2
 
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接线图3
 
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接线图4
 
 
 


涡街流量计的安装要求
涡街流量计分为对夹式(夹持式或卡装)、法兰式,安装都要求有一定的前后直管段,常见情况如下(D为管道的直径):
管道情况 上游 下游
同心收缩管 全开闸阀 15D 5D
90℃直角弯头 20D 5D
同平面二个90℃弯头 25D 5D
半开闸阀 调节阀 50D 5D
不同平面二个90℃弯头 40D 5D
带整流管束 12D 5D

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