涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。当在流体中设置旋涡发生体时,从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街。
旋涡发生体是检测器的主要部件,它与仪表的仪表系数、线性度、范围度等和压力损失密切相关,对它的要求如下。能控制旋涡在旋涡发生体轴线方向上同步分离,平衡式流量计,可以在较宽的雷诺数范围内,有稳定的旋涡分离点,其次是可以产生强烈的涡街,信号噪比高,而且它的形状和结构简单,便于加工和几何参数标准化,以及各种检测元件的安装和组合,电磁流量计,它的材质应满足流体性质的要求,耐腐蚀、磨蚀,耐温度变化。
现已经开发出形不同繁多的旋涡发生体,它可分为单旋涡发生体和多旋涡发生体两类。单旋涡发生体的基本形有圆柱、矩形柱和三角柱,其他形状皆为这些基本的变形。三角柱形旋涡发生体是应用广泛的一种,为提高涡街强度和稳定性,可采用多旋涡发生体。
涡街流量计检测旋涡信号有5种方式;其一用设置在旋涡发生体内的检测元件直接检测发生体两侧差压;其二旋涡发生体上开设导压孔,在导压孔中安装检测元件检测发生体两侧差压;其三检测旋涡发生体周围交变环流;其四检测旋涡发生体背面交变差压;其五检测尾流中旋涡列。根据这5种检测方式,质量流量计,采用不同的检测技术热敏、超声、应力、应变、电容、电磁、光电、光纤等可以构成不同类型的。
热式质量流量计的工作原理基于金氏定律,利用外部热源对管道内被测量的气体进行加热,热能随着气体一起流动,通过测量管道内因气体流动而产生的热量变化,即气体通过管路前后的温度变化,来计算气体的质量流量。另一种方法是通过测量加热气体时气体温度上升到某一点所需要的能量和气体质量之间的关系来计算得到气体的质量流量。
热式质量流量计内的传感器通常由两个基准级热电阻组成,一个是速度传感器,另一个是测量气体温度变化的温度传感器。当这两个热电阻被置于管道内被测气体中时,其中速度传感器被加热,另一个温度传感器则用于测量气体的温度。随着气体的流量增大,带走的热量就上升,那么温度传感器自身的温度就会下降。而温度传感器前后的温度变化值与通过该管路内的气体的质量流量恰恰是成线性比例的,由此工作原理则可推算出气体的质量流量。
流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法测量尼罗河的流量。我国的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础,这是流量测量的里程碑。自那以后,贵州流量计,18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成,20世纪由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长,使得仪表*发展。
微电子技术和计算机技术的飞跃发展较大动仪表更新换代,新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今,据称已有上百种流量计投向市场,现场使用中许多棘手的难题可望获得解决。我国开展近代流量测量技术的工作比较晚,电磁流量计的测量原理不依赖流量的特性,如果管路内有一定的湍流与漩涡产生在非测量区内则与测量无关。
安装中应该注意的问题,安装地点不能有大的振动源,并应采取加固措施来稳定仪表附近的管道; 不能安装在大型变压器、电动机、机泵等产生较大磁场的设备附近,以免受到电磁场的干扰;传感器与管道连接时应保证满管运行,注意垂直安装;变送器外壳接地与就近接地网连接即可;屏蔽分体式按说明书连接,信号至系统进行屏蔽层系统处单端接地;测量传感器与管道连接的短路环需要接地,接地电阻应小于10欧姆,不能与电气接地共用;流量计传感器上游也应该有一定的直管段,一般在5D~10D