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渦街流量計(jì)的工作原理,應(yīng)用及常見故障分析

來源:上海廣樹機(jī)電有限公司   2020年08月25日 10:12  
  一、渦街流量計(jì)的工作原理:
 
  渦街流量計(jì)的原理是在流量計(jì)管道中,設(shè)置一滯流件,當(dāng)流體流經(jīng)滯流件時(shí),由于滯流件表面的滯流作用等原因,在其下游會(huì)產(chǎn)生兩列不對(duì)稱的旋渦,這些旋渦在滯流件的側(cè)后方分開,形成所謂的卡門(Karman)旋渦列,兩列旋渦的旋轉(zhuǎn)方向是相反的,卡門從理論上證明了當(dāng)h/L=0.281(h為兩旋渦列之間的寬度,L為兩個(gè)相鄰旋渦間的距離)時(shí),旋渦列是穩(wěn)定的。
 
  渦街流量計(jì)是基于卡門渦街原理制成的一種流體振蕩性流量計(jì)。即在流動(dòng)的流體中放置一個(gè)非流線型的對(duì)稱形狀的物體(渦街流量傳感器中稱之為漩渦發(fā)生體),就會(huì)在其下流兩側(cè)產(chǎn)生兩列有規(guī)律的漩渦即卡門渦街,其漩渦頻率正比于來流速度:F=Stu/d
 
  式中F—渦街頻率d—漩渦發(fā)生體寬度
 
  u—來流速度St—斯特勞哈爾數(shù)
 
  St的值與漩渦發(fā)生體寬度d和雷諾數(shù)Re有關(guān)。當(dāng)雷諾數(shù)Re<2×104情況下,St為變數(shù):當(dāng)Re在2×104~7×106的范圍內(nèi),St值基本上保持不變,這段范圍為流量計(jì)的基本測(cè)量范圍。雷諾數(shù)Re是表征粘性流體流動(dòng)特性的一個(gè)無量綱數(shù),其物理意義是流體流動(dòng)的慣性力與粘滯力的比值。
 
  上式表明,當(dāng)d和St為定值時(shí),漩渦產(chǎn)生的頻率F與流體的平均流速u成正比,通過測(cè)量漩渦的頻率就可得到流體的流量,利用這一特性制成了渦街流量計(jì)。
 
  二、渦街流量計(jì)的特點(diǎn):
 
  1.渦街流量計(jì)幾乎可用于一切可形成旋渦列的場(chǎng)合,不僅可用于封閉的管道,還可用于開放的溝槽。
 
  2.應(yīng)用范圍廣,氣體、液體和蒸汽都可測(cè)量。
 
  3.渦街流量計(jì)沒有可動(dòng)的機(jī)械部件,維護(hù)工作量小,儀表常數(shù)穩(wěn)定;與孔板式流量計(jì)相比,渦街流量計(jì)測(cè)量范圍大,壓力損失小,準(zhǔn)確度高,不需配導(dǎo)壓管,安裝與維護(hù)簡(jiǎn)單。
 
  4.但渦街流量計(jì)的環(huán)境相關(guān)參數(shù)較多,容易在使用現(xiàn)場(chǎng)被忽略而影響流量計(jì)性能的正確發(fā)揮。
 
  5.渦街流量計(jì)的測(cè)量范圍較大,一般10:1
 
  6.使用時(shí)注意避免機(jī)械振動(dòng),尤其是管道的橫向振動(dòng)
 
  7.介質(zhì)溫度對(duì)渦街流量計(jì)的使用性能也有很大的影響
 
  三、渦街流量計(jì)常見的故障
 
  ①指示長(zhǎng)期不準(zhǔn);②始終無指示;③指示大范圍波動(dòng),無法讀數(shù);④指示不回零;⑤小流量時(shí)無指示;⑧大流量時(shí)指示還可以,小流量時(shí)指示不準(zhǔn);⑦流量變化時(shí)指示變化跟不上;⑧儀表K系數(shù)無法確定,多處資料均不一致。
 
  1、選型方面的問題。有些渦街傳感器在口徑選型上或者在設(shè)計(jì)選型之后由于工藝條件變動(dòng),使得選擇大了―個(gè)規(guī)格,實(shí)際選型應(yīng)選擇盡可能小的口徑,以提高測(cè)量精度,這方面的原因主要同問題①、③、⑥有關(guān)。比如,一條渦街管線設(shè)計(jì)上供幾個(gè)設(shè)備使用,由于工藝部分設(shè)備有時(shí)候不使用,造成目前實(shí)際使用流量減小,實(shí)際使用造成原設(shè)計(jì)選型口徑過大,相當(dāng)于提高了可測(cè)的流量下限,工藝管道小流量時(shí)指示無法保證,流量大時(shí)還可以使用,因?yàn)槿绻匦赂脑煊袝r(shí)候難度太大.工藝條件的變動(dòng)只是臨時(shí)的??山Y(jié)合參數(shù)的重新整定以提高指示準(zhǔn)確度。
 
  2、安裝方面的問題。主要是傳感器前面的直管段長(zhǎng)度不夠,影響測(cè)量精度,這方面的原因主要同問題①有關(guān)。
 
  3、參數(shù)整定方向的原因。由于參數(shù)錯(cuò)誤,導(dǎo)致儀表指示有誤.參數(shù)錯(cuò)誤使得二次儀表滿度頻率計(jì)算錯(cuò)誤,這方面的原因主要同問題①、③有關(guān)。滿度頻率相差不多的使得指示長(zhǎng)期不準(zhǔn),實(shí)際滿度頻率大干計(jì)算的滿度頻率的使得指示大范圍波動(dòng),無法讀數(shù),而資料上參數(shù)的不一致性又影響了參數(shù)的終確定,解決辦法是確定參數(shù)重新標(biāo)定。
 
  4、二次儀表故障。這部分故障較多,包括:一次儀表電路板有斷線之處,量程設(shè)定有個(gè)別位顯示壞,K系數(shù)設(shè)定有個(gè)別位顯示壞,使得無法確定量程設(shè)定以及K系數(shù)設(shè)定,這部分原因主要向問題①、②有關(guān)。通過修復(fù)相應(yīng)的故障,問題就能得以解決。
 
  5、線路連接問題。部分回路表面上看線路連接很好,仔細(xì)檢查,有的接頭實(shí)際已松動(dòng)造成回路中斷,有的接頭雖連接很緊但由于副線問題緊固螺釘卻緊固在了線皮上,也使得回路中斷,這部分原因主要同問題②有關(guān)。
 
  6、二次儀表與后續(xù)儀表的連接問題。由于后續(xù)儀表的問題或者由于后續(xù)儀表的檢修,使得二次儀表的mA輸出回路中斷,對(duì)于這類型的二次儀表來說,這部分原因主要同問題②有關(guān)。
 
  7、由于二次儀表平軸電纜故障造成回路始終無指示。由于長(zhǎng)期運(yùn)行,再加上受到灰塵的影響,造成平軸電纜故障,通過清洗或者更換平軸電線,問題可得以解決。
 
  8、對(duì)于問題⑦主要是由于二次儀表顯示表頭線圈固定螺絲松,造成表頭下沉,指針與表殼摩擦大,動(dòng)作不靈,通過調(diào)整表頭并重新固定,問題相應(yīng)解決。
 
  9、使用環(huán)境問題。尤其是安裝在地井中的傳感器部分,由于環(huán)境濕度大,造成線路板受潮,這部分原因主要同問題②、②有關(guān)。解決辦法是改用分體式流量計(jì)。
 
  10、由于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校不好,或者由于調(diào)校之后的實(shí)際情況的再變動(dòng)。由于現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)噪聲平衡調(diào)整以及靈敏度調(diào)整不好.或者由于調(diào)整之后運(yùn)行一段時(shí)間之后現(xiàn)場(chǎng)情況的再變動(dòng),造成指示問題、這部分原因主要同問題④、⑤有關(guān)。使用示波器,加上結(jié)合工藝運(yùn)行情況,重新調(diào)整。
 

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