旋进旋涡流量计主要由起旋器、文丘里管、消旋器和检测传感器组成,其结构原理如图1.
旋进旋涡流量计是基于旋涡进动现象工作的[12].流体流入旋进旋涡流量计后,首先通过一组由固定螺旋形叶片组成的起旋器后被强制旋转,使流体形成旋涡流.旋涡中心为“涡核”是流体旋转运动速度很高的区域,其外围是环流.流体流经收缩段时旋涡加速,沿流动方向涡核直径逐渐缩小,而强度逐渐加强.此时涡核与流量计的轴线相一致.当进入扩大段后,旋涡急剧减速,压力上升,中心区域的压力比周围的压力低,于是产生了局部回流.在回流作用下,涡核偏离中心轴像刚体一样在扩张段壁面做螺旋进动,并且是围绕中心轴进行的.进动频率与流体的流速成正比.因此,测得旋进旋涡的频率即能反映流速和体积流量的大小.
式中:f为单侧旋涡频率,Hz;St为斯特劳哈尔数,无量纲,数值大小与旋涡发生体形状和流体雷诺数有关;v为流体平均流速,m/s;d为圆柱体直径,m。
当流体雷诺数在2104~7106范围(这是仪表的正常工作范围)之内时,斯特劳哈尔数可视为常数,这时,旋涡产生的频率与流体平均流速成正比,测得频率f即可求得流体的体积流量。
旋涡频率的测量可采用热、电、声等多种方法,如热敏检测法、应力检测法、电容检测法、超声检测法等,这些方法是利用敏感元件把旋涡处的压力、流速或密度等参数的周期性变化转换为周期性的电信号,然后经放大等处理后得到方波脉冲,后由二次仪表显示、记录或累积。
在选择安装场所时,应尽量避开强电设备、高频设备、关电源、高温热源、辐射热源、高湿环境及强腐蚀气氛等,并应尽量避免碰撞冲击和机械振动,尤其是在水平面上与管道轴线垂直方向上的振动。锅炉送风管道的机械振动比较大,这是使用旋进旋涡流量计遇到的大问题。旋进旋涡流量计在管道振动惯性力的作用下,会产生振荡干扰,当被测介质流速较大时,就会使波形失真,干扰脉冲输出数量,进而影响测量精度。实际中,可考虑采用安装管道架、加装减振装置或加强滤波等措施,当然也可选择抗振型旋进旋涡流量计,它可在一定程度上减小振动对流量测量精度的影响。
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