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華立渦街流量計(jì)特點(diǎn)和局限性
關(guān)鍵字：流量計(jì),渦街流量計(jì) 日期：2012-8-4 9:14:44
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特點(diǎn)與局限性
一、特 點(diǎn)
年青的渦街流量計(jì)發(fā)展速度之快、應(yīng)用范圍之廣是不少流p量儀表所不及的。究其原因，還是由它自身的特點(diǎn)所決定的。
渦街流量計(jì)的主要特點(diǎn)如下：
1．輸出與流體流速成正比的脈沖信號，不存在零漂問題
在諸多流量儀表中，有不少儀表輸出的是模擬信號，如差壓流量計(jì)、浮子流量計(jì)、電磁流量計(jì)、靶式流量計(jì)等。這類儀
表輸出信號存在著零點(diǎn)漂移，會(huì)給流量測量帶來誤差，特別是在小流量狀態(tài)，零漂對測量精度的影響是不可小視的。上述幾
種流量計(jì)中，除電磁流量計(jì)外，其他流量計(jì)的流量特性還是非線性的。這種非線性給儀表帶來的問題是，當(dāng)?shù)土砍虝r(shí)，測量
精度和檢測靈敏度難以提高，儀表的量程比難以擴(kuò)大。
2．無可動(dòng)部件，可靠性高
在流量計(jì)中，運(yùn)動(dòng)的測量部件，無疑是其薄弱環(huán)節(jié)。運(yùn)動(dòng)部件的磨損，使儀表系數(shù)改變，不僅降低了測量精確度，也縮
短了儀表的壽命。在壽命期內(nèi)，為了保持測量精度，必須經(jīng)常對儀表進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定周期短，是有可動(dòng)部件流量計(jì)的又一缺
點(diǎn)。對被測介質(zhì)的清潔度要求較高，儀表應(yīng)用范圍受到限制。而渦街流量計(jì)無可動(dòng)部件，提高了它的可靠性。
3．測量工作狀態(tài)體積流量，對流體的物性變化不敏感
在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，旋渦分離的頻率僅與流體工作狀態(tài)下的體積流量成正比。而對被測流體壓力、溫度、粘度和組
分變化不敏感。因此，在幾何相似和動(dòng)力相似條件下，
渦街流量計(jì)可用一種典型介質(zhì)（如水或空氣）標(biāo)定，就可確定它的儀表系數(shù)，并可在其他介質(zhì)中使用。渦街流量計(jì)的這一特點(diǎn)，對生
產(chǎn)廠和用戶都會(huì)提供很大的方便。對用于高壓氣體的渦街流量計(jì)，使用常壓條件下標(biāo)定的儀表系數(shù)，用戶完全可以放心，生
產(chǎn)廠不必為沒有高壓標(biāo)定設(shè)備而憂慮；用于氣體的渦街流量計(jì)，也可在水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中校驗(yàn)，提高標(biāo)定精確度。渦街流量計(jì)
這一特點(diǎn)，為它實(shí)現(xiàn)干標(biāo)定、發(fā)生體標(biāo)準(zhǔn)化提供了有利的條件。
4．量程范圍較寬
大多數(shù)渦街流量計(jì)，在雷諾數(shù)為2×l04~7×l06范圍內(nèi)，可具有較好的線性度，按這個(gè)雷諾數(shù)范圍計(jì)算，渦街流量計(jì)最
大量程比可達(dá)300：1以上。由于檢測元件的靈敏度、儀表的壓力損失和其他方面的限制要達(dá)到這么高的量程比是非常困難的。
但大多數(shù)的渦街流量計(jì)的量程比可達(dá)到10：1以上，有的可達(dá)到20:1甚至30:1。而其他的流量計(jì)如差壓流量計(jì)，卻沒有這么寬
的量程范圍。
5．測量精確度較高
渦街流量計(jì)屬測量精確度中等偏上的流量計(jì)，通常測量液體的精確度為±0.50/0~±1010，測量氣體的精確度為±1％~±
1.5%，這種精確度比渦輪流量計(jì)、科氏力質(zhì)量流量計(jì)低，但與傳統(tǒng)的差壓流量計(jì)、浮子流量計(jì)相比，測量精確度較高。
6．結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便
7．適用于多種介質(zhì)
渦街流量計(jì)可測量液體、氣體和蒸汽流量。不少流量計(jì)不具備這一特點(diǎn)。例如電磁流量計(jì)只可用于導(dǎo)電液體，對電導(dǎo)率
很低的化工介質(zhì)、油和氣體，不能測量；容積式流量計(jì)可測量液體、氣體，但不能測量蒸汽。
8．壓力損失較小
渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)相比，壓力損失小，僅為孔板的1/4～l/2。 9．安裝方式靈活
除個(gè)別類型（例如振動(dòng)體式）外，根據(jù)現(xiàn)場工藝管道的不同，可水平、垂直和不同角度傾斜安裝。渦輪流量計(jì)、容積式流量
計(jì)則不可能這么靈活。
10．結(jié)構(gòu)形式多樣
測量中小管徑流量時(shí)，可選用滿管式渦街流量計(jì)；測量大口徑管道流量時(shí)，可選用插入式渦街流量計(jì)。
11．實(shí)現(xiàn)干標(biāo)定的條件優(yōu)越
以上的第1~4條優(yōu)點(diǎn)，成為渦街流量計(jì)的干標(biāo)定最有利的條件。
12．采用了多種檢測技術(shù)，充分利用了各種檢測技
術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
在所有流量計(jì)中，渦街流量計(jì)可采用的檢測技術(shù)是最多的，熱敏、力敏、超聲、光電、磁電等檢測技術(shù)幾乎都被采用，這
樣就可以充分發(fā)揮不同檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。對于不同的流體、不同的工作條件、不同的測量要求，可選用不同的檢測技術(shù)，這
是其他類型流量計(jì)無法與之相比的。
一、局限性
任何流量計(jì)都不可能十全十美，渦街流量計(jì)也不例外。在充分介紹了它的優(yōu)點(diǎn)之后，我們再來說說它的不足和局限性，
這樣便于我們在選用流量計(jì)時(shí)，做到揚(yáng)長避短，減少盲目性。
1．對上游直管段的要求
渦街流量計(jì)是一種典型的速度式流量計(jì)，旋渦分離的穩(wěn)定性受發(fā)生體上游流場畸變、旋渦流等影響，所以安裝儀表應(yīng)根
據(jù)上游阻流件的不同形式，配備不同長度的上、下游直管段，或安裝流動(dòng)調(diào)整器，為渦街流量計(jì)提供良好的流場條件，消除
流場對儀表的不利影響。與其他速度式流量計(jì)（渦輪、電磁、超聲流量計(jì)）相比，渦街流量計(jì)對上游直管段長度要求并不比它們低；
與同屬流體振動(dòng)式流量計(jì)的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)和射流流量計(jì)相比，它對上游直管段長度的要求還要高一些。
2．下限流量不能太低
渦街流量計(jì)的下限流量受兩個(gè)條件制約：
(1)雷諾數(shù)影響。大多數(shù)渦街流量計(jì)的下限雷諾數(shù)為(1~2)×l04，只有當(dāng)儀表工作在下限雷諾數(shù)以上區(qū)域時(shí)，斯特
勞哈爾數(shù)Sr或儀表系數(shù)K)才進(jìn)入平直段，儀表也才進(jìn)入線性工作區(qū)域，否則會(huì)產(chǎn)生非線性誤差。在粘度高、口徑小的工作
條件下工作的渦街流量計(jì)，下限流量不能太低。
(2)檢測元件靈敏度的限制。旋渦強(qiáng)度越強(qiáng)，對信號檢測越有利。而旋渦強(qiáng)度與流速平方成正比的，所以在量程下限的
低速區(qū)，旋渦信號很微弱，能否有效地檢測出旋渦信號，取決于檢測元件的靈敏度。
受以上兩方面因素的制約，渦街流量計(jì)的下限流速不能太低。一般情況下，測量液體流量時(shí)，下限流速為0.3~0.5m/s;
測量氣體時(shí)下限流速為3~5m/s。
3．測量管道振動(dòng)影響
管道振動(dòng)對渦街流量計(jì)工作造成的影響，表現(xiàn)在兩個(gè)方面：
(1)振動(dòng)對旋渦穩(wěn)定分離有一定的影響。渦街流量計(jì)是流體振動(dòng)流量計(jì)，當(dāng)工作管道振動(dòng)較強(qiáng)，且振動(dòng)方向與發(fā)生體相
垂直，振動(dòng)頻率與旋渦頻率相同或相近時(shí)，對旋渦穩(wěn)定分離就會(huì)產(chǎn)生影響。
(2)振動(dòng)對力敏檢測元件的影響
采用力敏檢測元件的渦街流量計(jì)，力敏檢測元件的靈敏度不能太低．，因?yàn)殪`敏度低了不能保證下限流量時(shí)的靈敏度。如
果當(dāng)管道振動(dòng)產(chǎn)生的力，達(dá)到或超過旋渦分離產(chǎn)生的力時(shí)，振動(dòng)力對檢測元件的正常工作就會(huì)造成干擾。
對不同類型的檢測技術(shù)，振動(dòng)的影響程度是不同的。采用檢測流速局部變化方式的渦街流量計(jì)（如熱敏式、超聲式渦街流
量計(jì)），受振動(dòng)影響要小一些。而采用力敏檢測方式的渦街流量計(jì)受振動(dòng)影響要大一些。其中應(yīng)力式渦街流量計(jì)對振動(dòng)的敏感
性最強(qiáng)。近些年來，各制造廠商對渦街流量計(jì)的抗振性能都采取了不少有效措施，取得了一定成效。
4．儀表系數(shù)偏低
與其他脈沖輸出型流量計(jì)相比，渦街流量計(jì)的儀表系數(shù)K較低，且隨儀表測量管徑D的增大，儀表系數(shù)K近似以直徑比
的3次方速率下降。從表可以看出。表通徑與系數(shù)K的關(guān)系
┏━━━━━━━━━┳━━━┳━━━┳━━━┳━━━┳━━━┳━━━━┳━━━━━┳━━━━┳━━━━━━━━┓
┃公稱通徑/mm l 15 ┃ 25 ┃ 40 ┃ 50 ┃ 80 ┃ 100 ┃ 150 ┃ 200 ┃ 250 ┃ 300 ┃
┣━━━━━━━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━┫━━━┫
┃儀表系數(shù)K/L--1 376 ┃ 68.6 ┃ 18.7 ┃ 8.95 ┃ 3.33 ┃ 1.43 ┃ 0.441 ┃ 0. 185 ┃ 0.0966 ┃0.0563┃
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由于儀表系數(shù)K隨測量管徑D的增大，而急劇下降。所以隨著管徑的增大，對于相同流速，儀表輸出信號的頻率也大幅
度下降。因此，滿管式渦街流量計(jì)的通徑不宜過大，一般多在300mm以下。
5．應(yīng)用于量程上限時(shí)應(yīng)注意的問題
(1)測量液體流量，在量程上限時(shí)，應(yīng)注意避免出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。特別是測量靜壓低、高飽和蒸氣壓液體時(shí)，尤其應(yīng)注意
防止氣穴現(xiàn)象的產(chǎn)生。
(2)測量氣體流量，其上限受氣體壓縮性的影響。一般量氣體時(shí)，流速應(yīng)小于0.2馬赫數(shù)。
6．不宜測量混相流和脈動(dòng)流
混相流和脈動(dòng)流對渦街流量計(jì)的影響，還缺少理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，雖然有些關(guān)于測量混相流方面的試驗(yàn)，但還處于探索階
段，尚未進(jìn)入實(shí)用。
7．歷史較短，理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足
渦街流量計(jì)的歷史較短，還有很多工作有待繼續(xù)深入，不斷探索，不斷充實(shí)。
綜上所述，對于渦街流量計(jì)來說，產(chǎn)生強(qiáng)烈穩(wěn)定的卡曼渦街是基礎(chǔ)。采用各種檢測技術(shù)，在各種復(fù)雜的工作條件（高溫、腐蝕、振動(dòng)等）下，把微弱的信號有效地檢測出來，是擴(kuò)大儀表
應(yīng)用范圍的前提。通過信號處理電路，從各種噪聲和干擾中把旋渦信號提取出來，是提高儀表性能的重要環(huán)節(jié)。
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