窩街流量計(jì)手冊(cè)

1、渦街流量計(jì)1. 概述在特定的流動(dòng)條件下，一部份流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為流體振動(dòng)，其振動(dòng)頻率與流速（流量）有確信的比例關(guān)系，依據(jù)這種原理工作的流量計(jì)稱(chēng)為流體振動(dòng)流重計(jì)。目前流體推動(dòng)流量計(jì)有三類(lèi)：渦街流量計(jì)、旋進(jìn)（旋渦進(jìn)動(dòng)）流量計(jì)和射流流量計(jì)。流體摭動(dòng)流重計(jì)具有以下一些特點(diǎn)：1）輸出為脈沖頻率，其頻率與被測(cè)流體的實(shí)際體積流量成正比，它不受流體組分、密度、壓力、溫度的阻礙;2）測(cè)重范圍寬，一悻范圍度可達(dá)10：1以上；3）精灌度為中上水平；4）無(wú)可動(dòng)部件，垂得住性高；5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，安裝方便，保護(hù)費(fèi)較低；6）應(yīng)用范圍昔退，可適用液體、氣體和蒸氣。本文僅介紹渦街流量汁（以下簡(jiǎn)稱(chēng)VSF或流量仃）。VSF是在流體中

2、安放一根（或多根）非流線(xiàn)型阻流體（bluffbody）,流體在阻流體雙側(cè)交替地分離釋放出兩案規(guī)那么的旋渦，在必然的流重范圍內(nèi)旋渦分樂(lè)頻率正比于管道內(nèi)的平均流速，通過(guò)采納各類(lèi)形式的檢測(cè)元件測(cè)出旋渦頻率就能夠蟀推算出流體的流量。早在1878年斯特勞哈爾（Strcuhd）就發(fā)表了關(guān)于流體振動(dòng)箱率與流速美系的文亙，斯特勞哈爾欽確實(shí)是表示旋渦頻率與阻流體特點(diǎn)尺寸，流速關(guān)系的相似港那么。人們初期對(duì)渦街的研究主若是防災(zāi)的目的，如鍋爐及換熱器制管固有標(biāo)率與流體渦街頻率合拍將產(chǎn)生共振冏破壞設(shè)自。渦街流體振動(dòng)現(xiàn)象用于測(cè)重研究始于20世紀(jì)50年代，如風(fēng)速計(jì)和船速計(jì)等。60年代末開(kāi)始研制封鎖管道流量計(jì)-渦街流量計(jì)，誕

3、生了熱絲檢測(cè)法及熱敏檢測(cè)法VSF。70、80年代渦街流量計(jì)進(jìn)展異樣迅速，開(kāi)發(fā)出眾多類(lèi)型阻流體及檢測(cè)法的渦街流量計(jì)，并大量生產(chǎn)投放巾場(chǎng)，像如此在短蔻幾年時(shí)刻內(nèi)就達(dá)到從實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)到批量生產(chǎn)進(jìn)程的流量計(jì)還唯一無(wú)二。我國(guó)VSF的生產(chǎn)亦有飛速進(jìn)展，全國(guó)生產(chǎn)廠達(dá)數(shù)十家，這種生產(chǎn)熱潮國(guó)外亦不曾有過(guò)。應(yīng)該看到，VSF尚屬進(jìn)展中的流里計(jì)，不管其理論基珊或?qū)嵺`體會(huì)尚較差。至今是大體的流量方程常筆引用卡4渦街理論,而此理論及其一些定量關(guān)系是卡翅在氣體風(fēng)洞（均勻流場(chǎng)）中實(shí)驗(yàn)得出的，它與封鎖管道中具有三堆不均勻流場(chǎng)其旋渦分離的規(guī)律是不一悻的。至于實(shí)踐體會(huì)更是需要通太長(zhǎng)期應(yīng)用才能積存。一樣流量計(jì)出廠校瞼是在實(shí)險(xiǎn)室參考條件

4、下進(jìn)行的，在現(xiàn)場(chǎng)偏離這些條件不可幸免。工作條件的隔息到底會(huì)帶來(lái)多大的附加誤差至今在標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)廠資料中尚不明確。這些都說(shuō)明流量計(jì)的迅速進(jìn)展需求基礎(chǔ)研究工作必需跟上，不然在有效中常常會(huì)顯現(xiàn)一些布料不到的問(wèn)題，這確實(shí)是用戶(hù)對(duì)VSF存在一些疑慮的緣故，它亟需探討解決。VSF已躋身通用流量計(jì)之列，不管?chē)?guó)內(nèi)外皆巳開(kāi)發(fā)出多品種。全系列、規(guī)格齊全的產(chǎn)品，關(guān)于林漉化工作亦很重視，流重計(jì)存在一些問(wèn)題是進(jìn)展中的正?，F(xiàn)象。2. 工作原理1 .工作原理在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋渦發(fā)生體雙側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)那么的旋渦，這種旋渦稱(chēng)為卡受渦街，如圖I所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱(chēng)地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,被

5、測(cè)介質(zhì)來(lái)流的平均速度為U,旋渦發(fā)生體迎面寬度為d,表體通徑為D,依照卡號(hào)渦街原理，有如下關(guān)系式f=Srd1/d=SrL7md式中U1-旋渦發(fā)生體雙側(cè)平均流速，m/s;Sr撕特勞哈爾敖;m-旋渦發(fā)生體雙側(cè)弓形面積與管道橫戴面面積之比m=1-d/Djl-(d/D)z+sin庠管壁小流動(dòng)方向VA管道內(nèi)體積流量少為qv=7rn2U/4=RD2mdf/4Sr(2)K=f/w=kD:md/4Sr(3)式中K-流量計(jì)的儀表系數(shù)，脈沖銳/mFP/m%)oK除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞嗆爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無(wú)重綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾

6、數(shù)與管道等譜數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見(jiàn)，在RcI?=2X“y7Xl("范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測(cè)量氣體流量時(shí)，VSF的流重計(jì)算式為(4)0.25x10J2x1"測(cè)定可能范圍精度保證范圍訃_pTrtZn_工pTn2nn=PnTZ二KPnTZ圖2斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)式中小”中一別離為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(&C或20P,)和工況下的體枳流量，m7h;Pn,P-別離為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的絕對(duì)壓力，Pa；Tn,T-別理為標(biāo)準(zhǔn)狀忘下和工況下的熱力學(xué)月度，K；Zn,Z-別離為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體緊縮系欽。由上式可見(jiàn)，VSF輸出的肽沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分轉(zhuǎn)變

7、的阻礙，即儀表系欽在必然雪浩敏范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)?？墒亲鳛榱髁坑?jì)在物料平穩(wěn)及能源計(jì)量中需槍測(cè)質(zhì)里流量,這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)體積流量和流體密度，流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量仍是有宜投限得的。2.結(jié)構(gòu)VSF由傳感器和轉(zhuǎn)換器網(wǎng)部份組成，如圖3所示。傳感差包括旋渦發(fā)生體(阻流體)、檢測(cè)元件、儀表表體等；轉(zhuǎn)換器包括前置放大器、濾波整形電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、輸出接口電跑、端干、支架和防護(hù)罩等。是近幾年來(lái)智能式流量計(jì)還把微處置器、顯示通便及其他功能模塊亦裝在轉(zhuǎn)換器內(nèi)。圖3潤(rùn)街流量計(jì)旋渦發(fā)生體是檢測(cè)器的要靠部件，它與儀表的流量特性（儀表系數(shù)、線(xiàn)性度、范固度等）和阻力特性（壓力損失

8、）緊密相關(guān)，對(duì)它的要求如下。1）能操縱旋渦在旋渦發(fā)生體軸線(xiàn)方向上同步分離；2）在較寬的雷浩欽范因內(nèi)，有穩(wěn)固的旋渦分離點(diǎn)，維持恒定的斯特勞哈爾教；3）能產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦街，信號(hào)的信噪比高；4）形狀和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工和幾何參敖標(biāo)灌化，和各類(lèi)檢測(cè)元件的安裝和組合；5）材質(zhì)應(yīng)知足流體性質(zhì)的要求，耐侵蝕，耐磨蝕，耐溫度轉(zhuǎn)變；6）固有頻率在渦街信號(hào)的額帶外。巳經(jīng)開(kāi)發(fā)出形狀繁多的旋渦發(fā)生體，它可分為單旋渦發(fā)生體和多旋渦發(fā)生體兩類(lèi)，如圖4所示。單旋渦發(fā)生體的大體形有圓柱、矩形柱和三角柱，其他形狀皆為這些大體形的變形。三角柱形旋渦發(fā)生體是應(yīng)用是昔遍的一種，如圖5所示。圖中D為儀表口徑。為提荀渦街強(qiáng)度和施固性，可采

9、納多旋渦發(fā)生體，只是它的應(yīng)用并非普遍。O0a拉B9A（a）單旋渦發(fā)生體心,硼嶺（b）及、條旋渦發(fā)生體圖4旋渦發(fā)生體圖5三角柱旋渦發(fā)生體d/r>=；c/r)=；b/d=l；8=15”65“檢測(cè)元件流量計(jì)檢測(cè)旋渦信號(hào)有5種方式。1）用設(shè)置在旋渦發(fā)生體內(nèi)的檢測(cè)元件直接檢測(cè)發(fā)生體雙惻差壓；2）旋渦發(fā)生體上開(kāi)設(shè)導(dǎo)壓孔，在導(dǎo)壓孔中安裝檢測(cè)元件檢測(cè)發(fā)生體雙側(cè)差壓；3）檢測(cè)旋渦發(fā)生體周圈交變環(huán)流；4）檢測(cè)旋渦發(fā)生體反面交交差壓；5）檢測(cè)尾流中旋渦列。依照這5種檢測(cè)方式，采納不同的檢測(cè)技術(shù)（熱敏、超聲、應(yīng)力、應(yīng)變、電容、電出、光電、光汗等）能夠組成不同類(lèi)型的VSF,如表1所示。表1旋泯發(fā)生體和檢測(cè)方式一覽

10、表序旋渦發(fā)傳感器序旋渦發(fā)生傳感器號(hào)生體截面形狀檢測(cè)方式檢測(cè)元件號(hào)體戴面形狀檢測(cè)方式檢測(cè)元件111方式5)超聲波束9赧方式2)反射鏡/光電元件方式2)懸臂梁/電容,懸臂梁/壓電片熱敏元件超聲波束應(yīng)變?cè)?0且婚方式5)膜片/壓電元件2寥方式3)方式5)方式I)11方式3)扭力管/壓電元件3方式1)方式2)壓電元件壓電元件12加方式4)扭力管/壓電元件4方式I)方式2)方式2)膜片/電容熱敏元件振動(dòng)體/電磁傳感器13方式4)振動(dòng)片/光纖傳感器14gd方式5)超聲波束5方式I)膜片/靜態(tài)電容15方式2)應(yīng)變?cè)?方式I)磁致伸縮元件16方式I)壓電元件7方式1)膜片/壓電元件17電方式4)應(yīng)變?cè)?

11、方式2)熱敏元件18方式5)超聲波束轉(zhuǎn)換器檢測(cè)元件把渦街信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該信號(hào)既微弱又含有不同成份的噪聲，必需進(jìn)行放大、濾波、整形等處置才能得出與流量成比例的脈沖信號(hào)。不同檢測(cè)方式應(yīng)配備不同特性的前置放大器，如表2所列。表2槍測(cè)方式與前置放大器檢測(cè)方法熱敏式超聲式應(yīng)變式應(yīng)力式電容式光電式電磁式前置放大器恒流放大器選頻放大器恒流放大器電荷放大器調(diào)諧振動(dòng)放大器光電放大器低頻放大器轉(zhuǎn)換器原理框圖如圖6所示。6）轉(zhuǎn)換器原理起圖（b）只能渦街流量計(jì)框圖圖6轉(zhuǎn)換器原理框圖儀表表體儀表表體可分為夾持型和法蘭型，如圖7所示。圖7儀表表體3. 優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)1 .優(yōu)勢(shì)VSF結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，安裝保護(hù)方便（與節(jié)流式差壓

12、流量計(jì)相較較，無(wú)需導(dǎo)壓管和三閥組等，減少泄漏、堵塞和凍結(jié)等）。適用流體種類(lèi)多，如液體、氣體、蒸氣和部份混相流體。精準(zhǔn)度教高（與差壓式，浮子式流量計(jì)比較），一樣為測(cè)量值的（±1%±2%）Ro范圍寬度，可達(dá)10：1或20：1。壓損小（約為孔板流量計(jì)1/41/2）0輸出與流量成正比的脈沖信號(hào)，適用于總量計(jì):S，無(wú)零點(diǎn)漂移：在必然需諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出頻率信號(hào)不受流體物性（密度，粘度）和組分的阻礙，即儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸有關(guān)，只需在一種典型介質(zhì)中校驗(yàn)而適用于各類(lèi)介質(zhì)，如圖8所示。圖8不同測(cè)量介質(zhì)的斯特勞哈爾數(shù)可依照測(cè)量對(duì)象選擇相應(yīng)的檢測(cè)方式，儀表的適應(yīng)性強(qiáng)。VSF在各

13、類(lèi)流星”中是一種較有可能成為僅需干式校驗(yàn)的流量計(jì)。2 .局限性VSF不適用于低宙諾數(shù)測(cè)量（Re32X10（）,故在高粘度、低流速、小口徑情形下應(yīng)用受到限制。旋渦分離的穩(wěn)固性受流速散布時(shí)變及旋轉(zhuǎn)流的阻礙，應(yīng)依照上游側(cè)不同形式的阻流件配置足夠長(zhǎng)的直管段或裝設(shè)流動(dòng)調(diào)整器（整流器），一樣可借鑒節(jié)流式差樂(lè)流量:計(jì)的直管段長(zhǎng)度要求安裝。力敏檢測(cè)法VSF對(duì)管道機(jī)械振動(dòng)較靈敏，不宜用于強(qiáng)振動(dòng)場(chǎng)所c與渦連番量計(jì)相較儀表系數(shù)較低，分辨率低，口徑愈大意低，一樣滿(mǎn)管式流量讓川于DN300以下。儀表在脈動(dòng)流、混相流中尚欠缺理論研究和實(shí)踐體會(huì)4. 分類(lèi)1.分類(lèi)渦街流量什可按下述原那么分類(lèi)。按傳感器連接方式分為法蘭型和夾裝

14、型。按檢測(cè)方式分為熱敏式、應(yīng)力式、電容式、應(yīng)變式、超聲式、振動(dòng)體式、光電式和光纖式等。按用途分為一股型、防爆型、高溫型、耐腐型、低溫型、插入式和汽車(chē)專(zhuān)用型等。按傳感器與轉(zhuǎn)換器組成份為一體型和分離型C按測(cè)量原理分為體積流量計(jì)、質(zhì)量流域計(jì)。2.幾種類(lèi)型產(chǎn)品簡(jiǎn)介各類(lèi)渦街流量計(jì)性能比較如表3所示。表3不同檢測(cè)方式渦街流量計(jì)比較名稱(chēng)檢測(cè)變化量檢測(cè)技術(shù)口徑/mm介質(zhì)顯度/范圍度雷諾數(shù)范圍簡(jiǎn)單程度牢固程度故耐熱,件耐振件耐污能力應(yīng)用范困檢測(cè)原理檢測(cè)元件熱敏式渦街流Sih流速加熱體冷卻熱敏元件25200196+205153013106JVXJX清潔、無(wú)腐蝕液體、氣體超聲式渦街流量計(jì)變化聲束被調(diào)制超聲換能器25

15、150-15-+175303x18、106XJJV小口徑液體、氣體電容壓樂(lè)式渦街流力變舉作壓差檢測(cè)膜片/電容15300-200-+40030104-106XJ液體、氣體、蒸汽Sil-化用應(yīng)力式渦街流量計(jì)壓差檢測(cè)膜片/樂(lè)電片50-200-18-+20516104-106XVX液體、氣體、蒸汽振動(dòng)體式位差圓盤(pán)/電磁50-268-48105x13極低溫液態(tài)氣體渦街流量計(jì)檢測(cè)棱球/電磁200-40-+42730106JXAVXX高溫蒸汽光電反射式渦街流壓差檢測(cè)鏡/光電元40-8010+50403x13、105JJXXX低壓常溫氣體量計(jì)件應(yīng)變式渦街流升應(yīng)變檢測(cè)應(yīng)變?cè)?0-150-40120151043

16、x106JXJ液體fill-力應(yīng)力作式渦街流用應(yīng)力檢測(cè)壓電元件15-300-40+40010-20及7x106/VJ1V*/VXV液體、氣體、蒸汽1量計(jì)注：J較好、一樣、X-差。以下簡(jiǎn)介幾種類(lèi)型VSF。應(yīng)力式VSF如圖9所示，應(yīng)力式VSF應(yīng)用檢測(cè)方式1)4)(見(jiàn)二、2.)，它把檢測(cè)元件受到的升力以應(yīng)力形式作用在壓電晶體元件上，轉(zhuǎn)換成交變的電荷信號(hào)，經(jīng)電荷放大、流波、整形后取得旋渦頻率信號(hào)。樂(lè)電傳感器響應(yīng)快、信號(hào)強(qiáng)、工藝性好、制造本錢(qián)低、與測(cè)量介質(zhì)不接觸、靠得住性高。儀表的工作溫度范圍寬，現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，靠得住性較高，它是目前VSF的要緊產(chǎn)品類(lèi)型。圖9應(yīng)力式渦街流量計(jì)1-表頭組：2-三角柱：3-表

17、體：4-聯(lián)軸：5-壓板：6-探頭：7-密封墊：8-接頭:9-密封墊圈：10-螺栓：11-銷(xiāo)；12-銘牌.：13-閱螺母：M-支架：15-螺栓可是，它對(duì)管道振動(dòng)較靈敏，是其要緊缺點(diǎn)，幾年來(lái)，生產(chǎn)廠家做大量匚作以彌補(bǔ)此缺點(diǎn)：如對(duì)儀表本身結(jié)構(gòu)，檢測(cè)位置和信號(hào)處置等采取方法：在管道安裝減震方式下功夫：向用戶(hù)提供選點(diǎn)咨詢(xún)指導(dǎo)等,已經(jīng)取得必然的進(jìn)展，固然如測(cè)量對(duì)象有較強(qiáng)的振動(dòng)仍是不用為宜。（2）電容式VSF電容式VSF應(yīng)用檢測(cè)方式1）、2）,安裝在渦街流量傳感器中的電容檢測(cè)元件相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁（見(jiàn)圖10）。當(dāng)旋渦產(chǎn)生時(shí)，在雙側(cè)形成微小的壓差，使振動(dòng)體繞支點(diǎn)產(chǎn)生微小變形，從而致使一個(gè)電容間隙減少（電容量增大

18、），另一個(gè)電容間隙增大（電容殳下降），通過(guò)差分電路檢測(cè)電容差值。當(dāng)管道有振動(dòng)時(shí)，不管振動(dòng)是何方向，由振動(dòng)產(chǎn)生的慣性力同時(shí)作用在振動(dòng)體及電極上，使振動(dòng)體與電極都在同方向上產(chǎn)生變形，由于設(shè)計(jì)時(shí)保證J'振動(dòng)體與電極的幾何結(jié)構(gòu)與尺寸相匹配，使它們的變形量一致，差動(dòng)信號(hào)為零。這確實(shí)是電容檢測(cè)元件耐振性能好的緣故。盡管由于制造工藝的誤差，不可能完全排除振動(dòng)的阻礙，但大大提高門(mén)耐振性能。實(shí)驗(yàn)證明，其耐振性能超過(guò)1g，電容式另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可耐高溫達(dá)400,溫度對(duì)電容檢測(cè)元件的阻礙有兩方面：溫度使電容間介電常數(shù)發(fā)生轉(zhuǎn)變和電極的幾何尺寸隨溫度而變，這些致使電容值發(fā)生轉(zhuǎn)變，另一方面由于溫度升高金屬熱電子發(fā)射造

19、成電容的漏電流增大。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)溫度升高至400時(shí)不管電容值話(huà)變或漏電流增多數(shù)未阻礙儀表的大體性能。圖10電容式檢測(cè)元件熱敏式VSF熱敏式VSF采納檢測(cè)方式2)、3),如圖11所示。旋渦分離引發(fā)局部流速轉(zhuǎn)變，改變熱敏電阻阻值,恒流電路把橋路電阻轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)換為交變電樂(lè)信號(hào)。這種儀表檢測(cè)靈敏度較高，下限流速低，對(duì)振動(dòng)不靈敏，可用于清潔、無(wú)侵蝕性流體測(cè)量.圖11熱敏式渦街流量計(jì)即，熱敏電阻超聲式VSF超聲式VSF采納檢測(cè)方式5）,如圖12所示。由圖可見(jiàn)，在管壁上安裝二對(duì)超聲探頭T】，2,R：,探頭£，T,發(fā)射高頻、持續(xù)聲信號(hào)，聲波橫穿流體傳播,當(dāng)旋渦通過(guò)聲束時(shí)，每一對(duì)旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦對(duì)聲波產(chǎn)

20、生一個(gè)周期的調(diào)制作用，受調(diào)制聲波被接收探頭鳳，R：轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大、檢波、整形后得旋渦信號(hào)。儀表有較高檢測(cè)靈敏度，下限流速較低，但溫度對(duì)聲調(diào)制有阻礙，流場(chǎng)轉(zhuǎn)變及液體中含氣泡對(duì)測(cè)量阻礙較大，故儀表適用于溫度轉(zhuǎn)變小的氣體和含氣量微小的液體流量測(cè)量。圖12超聲式渦街流量傳感器振動(dòng)體式VSF振動(dòng)體式VSF采納檢測(cè)方式2）,如圖13所示。在旋渦發(fā)生體軸向開(kāi)設(shè)圓柱形深孔，孔內(nèi)放置軟磁材料制作的輕質(zhì)空心小球或圓盤(pán)（振動(dòng)體），旋渦分離產(chǎn)生的差樂(lè)推動(dòng)振動(dòng)體上下運(yùn)動(dòng)，位于振動(dòng)體上方的電磁傳憾器檢測(cè)出旋渦頻率。它只適用于清潔度較高的流體（如蒸汽），可用于極高溫（427）及極低溫（-268。），這是其特點(diǎn)。圖13

21、振動(dòng)體式渦街流量十升力式渦街質(zhì)量流量計(jì)旋渦分離的同時(shí)，旋渦發(fā)生體受到流體作用的升力，升力F的大小為F=C1Pr/2（5）式中C旋渦發(fā)生體升力系數(shù)0以式（5）除以式（1）,經(jīng)整理后可得質(zhì)量流量與qs=pU（n/4）D：=nD：Sr/2CjndXF/f（6）由式（6）可看出，質(zhì)量流量/與升力F成正比。圖14為原理框圖。從壓電檢測(cè)元件掏出旋渦信號(hào)，經(jīng)電荷轉(zhuǎn)換器后分兩路處置：一路經(jīng)有源泄波器、施密特整形器和f/V轉(zhuǎn)換器，取得與流速成正比的信號(hào):另一路經(jīng)放大器、濾波瑞取得信號(hào)幅值與PU'成正比的信號(hào)。這兩路信號(hào)經(jīng)除法器運(yùn)算，取得質(zhì)量流量°圖14升力式渦街質(zhì)量流量計(jì)原理框圖該方式結(jié)構(gòu)筒不

22、，但信號(hào)幅值與壓電元件穩(wěn)固性、放大器穩(wěn)固性、現(xiàn)場(chǎng)安裝條件、被測(cè)介質(zhì)溫度等多種因素有關(guān)，測(cè)量精準(zhǔn)度難以提高,差壓式渦街質(zhì)量流量計(jì)流體通過(guò)旋渦發(fā)生體，產(chǎn)生旋渦分離和尾流震蕩，部份能量被消耗和轉(zhuǎn)換，在旋渦發(fā)生體前后產(chǎn)生樂(lè)力損失p=C0PU72（7）式中Cd-渦街流量傳感器阻力系數(shù)。以式（7）除式（1）,經(jīng)整理后得質(zhì)量流量5(8)q«=pU(n/4)D2=(KD:Sr/2mdCi>)(Ap/f)圖15示為差樂(lè)式渦街質(zhì)量流量”原理框圖，傳感器輸出與體積流量成正比的頻率，差壓的元測(cè)出旋渦發(fā)生體前后特定位置的差樂(lè)ZiP，經(jīng)計(jì)算單元計(jì)算，取得質(zhì)量流量5。選擇阻力特性和流量特性俱佳的旋渦發(fā)生體，

23、確信取壓孔位置，成立6的數(shù)學(xué)模型是技術(shù)關(guān)槌。5. 選用考慮要點(diǎn)1 .應(yīng)用概況VSF自20世紀(jì)70年代在工業(yè)上應(yīng)用以來(lái)，由于它具有一些突出的特點(diǎn)，受到用戶(hù)歡迎，并取得迅速進(jìn)展。像它如此開(kāi)發(fā)只有20連年即已躋身通用流量計(jì)之列，在流量計(jì)中是少有的。由于應(yīng)歷時(shí)刻短，不治理論研究或?qū)嵺`體會(huì)都比較薄弱，不免顯現(xiàn)一些問(wèn)題，這是不足為怪的。連年實(shí)踐證明，VSF的選用（選型和利用）是用好流生計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此儀表制造廠應(yīng)增強(qiáng)售前效勞，即幫忙用戶(hù)選型，并在安裝投用上給予指導(dǎo)。只要抓住這一環(huán)節(jié)，該流生計(jì)不失為一種性能不錯(cuò)的流殳計(jì)。20世紀(jì)90年代中后期世界范圍內(nèi)VSF在流量?jī)x表總量中，臺(tái)數(shù)約占蕤5%,每一年5萬(wàn)6萬(wàn)

24、臺(tái)，金額占假6$：在我國(guó)銷(xiāo)售分?jǐn)?shù)約占流量?jī)x表總量（不包括家用燃?xì)獗砗退砑安ＡЧ芨∽恿髁坑?jì)的6%8%,每一年L5萬(wàn)2萬(wàn)臺(tái)°2 .VSF的口徑選擇VSF的儀表口徑及規(guī)格選擇很重要,它類(lèi)似于差壓流量計(jì)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算，要遵循一些原那么進(jìn)行選擇°儀表口徑選擇步躲如下。第一必需明確以下1：作參數(shù)。1)流體名稱(chēng)，組分:2)工作狀態(tài)的最大、經(jīng)常使用、最小流量:3)最高、經(jīng)常使用、最低工作壓力和工作溫度:4)工作狀態(tài)介質(zhì)的粘度。VSF的輸出信號(hào)是與工作狀態(tài)的體積流量成正比的，因此如已知?dú)怏w流量是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量或質(zhì)量流量時(shí)，應(yīng)把它換算成：作狀態(tài)下的體積流量電qv=qo(pnTZ/pTa

25、2a)m5/h(9)式中q-q-別離為匚作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，/h：P,R一別離為【作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對(duì)壓力，Pa：T,L一別離為1：作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱力學(xué)溫度，K：Z,乙一別離為I：作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體緊縮系數(shù)。工作狀態(tài)下介質(zhì)的密度P和體積流量q.P=Pn(pTBZB/PJZ)(10)式中，P-別離為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的介質(zhì)密度，kg/m3：其余符號(hào)同上。Qv=q./P(11)式中q.一質(zhì)量流量，kg/ho下面需要選擇傳憾器口徑。傳感器口徑選擇主若是對(duì)流量下限值進(jìn)行核算。它應(yīng)該知足兩個(gè)條件：最小宙諾數(shù)不該低于界限宙諾數(shù)(Rec=2X10；)和關(guān)于應(yīng)力式VSF在下限流量時(shí)

26、旋渦強(qiáng)度應(yīng)大于傳感器旋渦強(qiáng)度的許諾值(旋渦強(qiáng)度與升力PU'成比例關(guān)系)，關(guān)于液體還應(yīng)檢查最小工作壓力是不是高于I：作溫度下的飽和蒸氣壓，即是不是會(huì)產(chǎn)動(dòng)氣穴現(xiàn)象,這些條件用數(shù)學(xué)式可表示如下(12-14)p=口即缶八1p(QVirrin)V=Urnin一丫。Prrdn=2.7AP+1.3Pv式中q、，qx一別離為I：作狀態(tài)和校準(zhǔn)狀態(tài)下的最小體積流量，m7h;（q%n）一知足旋渦強(qiáng)度要求時(shí)最小體積流量，m7h:（q%n）知足最小宙諾數(shù)要求時(shí)最小體積流:m5/h：P,Po一別離為工作狀態(tài)和校準(zhǔn)狀態(tài)下介質(zhì)的密度,kg/m3：u,u。一別離為工作狀態(tài)和校準(zhǔn)狀態(tài)下介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s：P一最小:

27、作壓力，Pa；p最大流量時(shí)傳感器的壓力損失，Pa,p=C0（PlT/2）,C產(chǎn)2U一管道平均流速，m/s：Pl匚作溫度下液體的飽和蒸氣壓，Pa。比421Qv.n）|»>和（q）P:假設(shè)（q%n）（qu）。，可測(cè)流量范圍為（qva）。q線(xiàn)性范圍為（q、）qj：假設(shè)（q“G（qu）。，可測(cè)流量范圍和線(xiàn)性范圍為（qu）0qu。流量測(cè)量范圍的確信還應(yīng)檢查是不是處于儀表的最正確工作范圍（即上限流量的1/22/3處）°表4示有某型號(hào)渦街流量計(jì)特定校準(zhǔn)條件下各類(lèi)口徑的流量測(cè)量范困。表4某型號(hào)渦街流量計(jì)特定校準(zhǔn)條件下流量測(cè)量范圍口徑DN/mm液體/(iBh)氣體/(H/h)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量范

28、圍可選測(cè)殳范圍標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量范圍可選測(cè)量范圍20121156-505772516188-608-1204027027818180183105035037030300304808015150101707070070123010020-200152701001000100192012536360254501501500140-30001505050040630200-2000200-40002001001000801200400-4000320-800025015015001201800600-600055011000300200-200018025001000-10000800-18000注：校準(zhǔn)條件

29、如下:1 .液體:常,溫水，l=20,p=nrv=xl06nr/so2 .氣體：常溫常樂(lè)空氣，t=20C,P=（絕），p=kg/mv=15xlO6m2/So依照上述原那么選擇的儀表口徑不一定與管道通徑相一致，如不同時(shí)應(yīng)連接異形管并配置一段必要的直管段長(zhǎng)度?！纠?空氣流量測(cè)量（1）已知條件最大流量：2000n?/h（20,）最小流量：300nrVh（20C,）管道內(nèi)徑：80mm工作壓力：（絕）匚作溫度:60c（2）輔助計(jì)算=20001黑I嘉毅儼=2°00X°-230=401%Q際in=300X0.230=69m3APn=1.205kg/iri31.205X4.342=5.23

30、2k耽3"普=1.2但膽皿PkTz101.3X(273+60)xivn=15乂10&m2/sv=19.IX10-6jti2/s3 3）口徑選擇SvOmiSp=qVmin/年=6yl需=143.73生«、v15QEvOmin兒=miR-=69=54.13Avoi0.比較（qvcimin）p和（qvomm）（»»（qvomln）（qvomm）“故可測(cè)流量范圍為（qv（mn）。qvmaxc即可測(cè)流量范圍為2OOOn】3/h,由表4查得DN100可知足要求，如此VSF口徑與管道通徑不一致,應(yīng)設(shè)置異徑管（擴(kuò)散管）并配置一段直管段0【例2熱水流量測(cè)量（1）已

31、知條件最大流量：18mVh最小流量：6mVh工作壓力:工作溫度：90c介質(zhì)密度：965kg/nP介質(zhì)粘度：xl07m2/s（2） 口徑選擇2）廣庠=6慧=5.加3?。≦VDmin%=6=18.2n?AVoJ.J"1U1比較（qvomln）。和（Qvomin）o»（qvomln）（qvomln）1可測(cè)流量范困為（qvomin）p-qvmaxo查得DN40、ND50皆可知足要求，選擇DN40更適合些。（3）檢查壓力損失最大流量時(shí)平均流速Umax為=4X18X1C.B=33600JiD23600X3.1416X402'”查生產(chǎn)廠提供的資料得Cd：那么p=pU2max=x9

32、65x=X105Pa不發(fā)動(dòng)氣穴的最低工作壓力p=Apmax+=XX105+XX105=故由計(jì)算可知可不能發(fā)動(dòng)氣穴現(xiàn)象。飽和水蒸氣的流量測(cè)曳范圍可由表4所示氣體流量測(cè)量范圍用下式求得Qm=L5q*空PX10'%fpo/p（1式中qnr-水蒸氣的質(zhì)量流量，l/h:qv.空氣的體積流量，nrVh：p-水蒸氣的密度，kg/nP：P（r空氣的密度，po=kg/m飽和水蒸氣的流量測(cè)量范困如表5所示。試計(jì)算DN1OO飽和水蒸氣時(shí)的流域范圍。1）由表4查得DN1OO流量范困1001000mVh：2）由飽和水蒸氣密度表查出時(shí)，p=kg/m3）計(jì)算得Qrr,in=1.5X100X4.162X10-3Xl.

33、205/4.162=0.33&tA;Qrr四=1.5X1000X4.162X10-3><71.205/4.162=3.表5飽和水蒸氣質(zhì)量流量范圍單位：（kg/h）絕壓p/MPa|IIIIIIIIIIIIII溫度TC1|密度p/(kg/n?)DN20Qnun11131516181920Qmax89130150160180190200可擴(kuò)展最大上限89130171211250290329DN25Qnun14171922232527Qmax140170190220230250270可擴(kuò)展最大上限140204267330391453541DN40Qnun31384448535760

34、Qmax310380440480530570600可擴(kuò)展最大上限357522684844100311601317DN50Qnun526373818895101Qnux5206307308108809501010可擴(kuò)展最大上限55881610691320156818132058DN80Qnun122148170188205221235Qmax1220148017001880205022102350可擴(kuò)展最大上限1429209027383379401346425269DNlOOQmm175212242269293315336Qnux1750212024202690293031503360可擴(kuò)展最大

35、上限2233326642785279627072548233DN125Qmln262317363404440473504Qnux2620317036304040440047305040可擴(kuò)展最大上限348951036685824997981133412864DN15OQmln350423484538586631672Qrnax3500423048405380586063106720可擴(kuò)展最大上限50257348962711879140191632115824DN2OOQmin7008469691076117312611344Qnux7000846096901076011730126101344

36、0可擴(kuò)展最大上限8933130641711521119250832901632993DN250Qmin1050126914531641175918922016Qmax10500126901453016410175901892020160可擴(kuò)展最大上限13958204122674232998391934533751457DN3OOQmin1750211624222690293231533359Qmax17500211602422026900293203153033590可擴(kuò)展最大上限20100293943850947518564386528674099DN35OQmin2624317436324

37、035439747305038Qnux26240317403632040350439704730050380可擴(kuò)展最大上限27359400852415646777681888862100857DN400Qmin3149380843594842527756766047Qmax31490380804359048420527705676060470可擴(kuò)展最大上限35734522566846184477100334116064131732DN500QmmQnux可擴(kuò)展最大上限4374437405583452895289081650605460540106971672567250131995732973

38、290156772788378830181351839883980205831DN600Qmln559967707749860893811008910749Qnux5599067700774908608093810100890107490可擴(kuò)展最大上限80401117576154038190073225752261146296397絕壓p/MPa溫度TFC密度p/(kg/nP)DN20Qnun21222426283031Qmax210220240260280300310可擴(kuò)展最大上限368407484562639717794DN25Qnun28303335374042Qmax280300330

39、350370400420可擴(kuò)展最大上限57563675787899911201242DN40Qnun64677379848994Qnxix640670730790840890940可擴(kuò)展最大上限1473162919392249255928693180DN50Qnun107112122132140149157Qmax1070112012201320140014901570可擴(kuò)展最大上限2302254530303514399844834970DN80Qnun249261285307328347365Qimx2490261028503070328034703650可擴(kuò)展最大上限58936515775

40、78996102351147612723DN100Qmin355374408439468496522Qmax3550374040804390468049605220可擴(kuò)展最大上限9208101811212014057159931793219880DN125Qmin553560611658702743783Qimx5530560061106580702074307830可擴(kuò)展最大上限14388159081893821964249902801831063DN150Qmln7117478158789369921044Qnux71107470815087809360992010440可擴(kuò)展最大上限20

41、719229092727031628359854034744732DN200Qmin1421149416301756187319832088Qnux14210149401630017560187301983020880可擴(kuò)展最大上限36834407274848156228637947172979523DN250Qmin2132224124452614280929743132Qnux21320224102445026340280902974031320可擴(kuò)展最大上限5755363636757528785699960112077124225DN300Qmln35533736407643894682

42、49585220Qmax可擴(kuò)展最大上限3553082876373609163640760109083438901265134682014394349580161391152200178928DN35OQmin5329560361146538702374367830Qnux53290560306114065380702307436078300可擴(kuò)展最大上限112804124726148457172199195923219671243541DN400Qmm6395672473367901842789239396Qimx63950672407336079010842708923093960可擴(kuò)展最大

43、上限14733616290819392622491255899286918318094DN500Qmin888193391018910973117051239413050Qnux8881093390101890109730117050123940130500可擴(kuò)展最大上限230213254544303010351472399843448309497022DN600Qmin11368119541304214046149821586416704Qmax113680119540130420140460149820158640167040可擴(kuò)展最大上限3315063665444363355060555

44、757746455657157123.VSF的精準(zhǔn)度VSF的精準(zhǔn)度關(guān)于液體大致在士球±24R,關(guān)于氣體在±1%R±2%R,重豆性一樣為與樂(lè)由于VSF的儀表系數(shù)較低，頻率分辨率低，口徑愈大愈低,故儀表口徑不宜過(guò)大（D300以下）。范困度寬是VSF的特點(diǎn)，但重要的是下限流生為多少。一樣液體平均流速下限為s,氣體為45m/s。VSF的正常流量及好在正常測(cè)量范圍的1/22/3處。VSF的儀表系數(shù)不受測(cè)量介質(zhì)物性的阻礙，這是專(zhuān)門(mén)大的優(yōu)勢(shì)，能夠用一種典型介質(zhì)校驗(yàn)而應(yīng)用到其他介質(zhì)去，關(guān)于解決校驗(yàn)設(shè)備問(wèn)題提供便利。可是應(yīng)該看到由于液、氣的流速范圍不同專(zhuān)門(mén)大，因此頻率范圍亦不同專(zhuān)門(mén)

45、大。處置渦街信號(hào)的放大器電路中，濾波器的通帶不同，電路參數(shù)亦不同，因此，同一電路參數(shù)是不能用于不同測(cè)量介質(zhì)的。介質(zhì)改變，電路參數(shù)亦應(yīng)隨之改變。另外，氣體和液體的密度不同專(zhuān)門(mén)大，旋渦分離時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度與密度成正比。因此信號(hào)強(qiáng)度不同亦專(zhuān)門(mén)大，液、氣放大器電路的增益，觸發(fā)靈敏度等皆不一樣，樂(lè)電電荷不同大.電荷放大器的參數(shù)也不同。即便同為氣體（或液體、蒸汽）隨著介質(zhì)壓力、溫度不同，密度不同，利用的流量范圍不同，信號(hào)強(qiáng)度亦不同，電路參數(shù)一樣要改變。因此一臺(tái)VSF不經(jīng)硬件或軟件修改，改變利用介質(zhì)或改變儀表口徑是不可行的,4.要緊問(wèn)題VSF大量利用已有十余年，利用成效不睬想,總結(jié)起來(lái)要緊有以下幾點(diǎn)緣故。1

46、）產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，設(shè)計(jì)原理或設(shè)計(jì)方案有嚴(yán)峻缺點(diǎn)，產(chǎn)品材料、I：藝質(zhì)量不良。尤其最近幾年來(lái),一些生產(chǎn)廠片面追求利潤(rùn)，產(chǎn)品粗制濫造，敗壞了VSF的聲譽(yù)。2）儀表選型和利用問(wèn)題，用戶(hù)給定工藝參數(shù)不準(zhǔn)確，使得選型不妥：安裝地址選擇有問(wèn)題，安裝不符合規(guī)定要求。3）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)缺乏調(diào)整或調(diào)整不妥，正確的調(diào)整是用好的關(guān)鍵。5.適用的情形VSF不適用干測(cè)量低宙諾數(shù)（Re02X101）流體。低布諾數(shù)時(shí)斯特勞哈爾數(shù)隨著甫諾數(shù)而變，儀表線(xiàn)性度變差，流體粘度高會(huì)顯著阻礙乃至阻礙旋渦的產(chǎn)生，選型的一個(gè)限制條件是不能利用于界限宙諾數(shù)之下。VSF適用的流體比較普遍,但關(guān)于流體的臟污性質(zhì)要注意。含固體微粒的流體對(duì)旋渦

47、發(fā)生體的沖洗會(huì)產(chǎn)生噪聲，磨損旋渦發(fā)生體。假設(shè)含有的短纖維纏繞在旋渦發(fā)生體上將改變儀表系數(shù)。VSF在混相流體中的應(yīng)用體會(huì)還少，一樣可用于含分散、均勻的微小氣泡，但容積含氣率應(yīng)小于7%10%的氣、液兩相流，假設(shè)超出2$就應(yīng)付儀表系數(shù)進(jìn)行修正?？捎糜诤稚?、均勻的固體微粒，含量不大于2%的氣固、液固兩相流?？捎糜诨ゲ蝗芙獾囊阂海ㄈ缬秃退﹥山M分流等。脈動(dòng)流和旋轉(zhuǎn)流會(huì)對(duì)VSF產(chǎn)生嚴(yán)峻阻礙。若是脈動(dòng)頻率與渦街頻率頻帶合拍可能引發(fā)諧振破壞正常工作和設(shè)備，使渦街信號(hào)產(chǎn)生"鎖定（lock-in）”現(xiàn)象，這時(shí)信號(hào)固定于某一頻率。"鎖定"與脈動(dòng)幅值、旋渦發(fā)生體形狀及堵塞比等有關(guān)。VS

48、F的正常工作的脈動(dòng)閾值尚待實(shí)驗(yàn)確信。80年代以來(lái)國(guó)內(nèi)外流量測(cè)量工作者已對(duì)VSF在混相流、脈動(dòng)流中的應(yīng)用開(kāi)展許多實(shí)驗(yàn)研究,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）已發(fā)布的技術(shù)報(bào)告中亦關(guān)注這方面內(nèi)容。6.經(jīng)濟(jì)性在眾多的流量il-中，VSF的經(jīng)濟(jì)性較好，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的流量計(jì)。VSF的大體性能處于中等偏上水平,購(gòu)買(mǎi)費(fèi)低于質(zhì)量式、電磁式、容積式等，而安裝、運(yùn)行、保護(hù)費(fèi)低于節(jié)流式、容積式、渦輪式等，如僅作為操縱系統(tǒng)檢測(cè)儀表可采納校方式節(jié)省周期校驗(yàn)費(fèi)用6.安裝利用注意事項(xiàng)1.安裝注意事項(xiàng)VSF屬于對(duì)管道流速散布畸變、旋轉(zhuǎn)流和流動(dòng)脈動(dòng)等靈敏的流量計(jì)，因此，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管道安裝條件應(yīng)充分重視，遵循生產(chǎn)廠利用說(shuō)明書(shū)的要求執(zhí)行。VSF

49、可安裝在室內(nèi)或室外。若是安裝在地井里，有水淹的可能，耍選用涎水型傳感器.傳感器在管道上能夠水平、垂直或傾斜安裝，但測(cè)量液體和氣體時(shí)為避免氣泡和液滴的干擾，安裝位置要注意，如圖16所示。圖16混相流體的安裝(a)測(cè)量含液體的氣體流量?jī)x表安裝：(b)測(cè)量含氣液體流量?jī)x表安裝VSF必需保證上、下游直管段有必要的長(zhǎng)度，如圖17所示。在各類(lèi)資料中數(shù)據(jù)有不同，其緣故可能是,旋渦發(fā)生體尚未標(biāo)準(zhǔn)化，形狀尺寸的不同有多少阻礙尚待驗(yàn)證：對(duì)各類(lèi)阻流件必要的直管段長(zhǎng)度實(shí)驗(yàn)研究尚不夠，即還不成熟，對(duì)照節(jié)流式差壓流量計(jì)，這方面工作還處于初始時(shí)期。圖17渦街流盤(pán)訶對(duì)上、下游直管段長(zhǎng)度的要求（a）一個(gè)90°彎頭：（b）同心擴(kuò)管：（c）同心收縮全開(kāi)閥門(mén)：（d）不同平面兩個(gè)90°彎頭:（e）調(diào)劑閥半開(kāi)閥門(mén)：（f）同一平面兩個(gè)9（T彎頭傳感器與管道的連接如圖18所示。在與管道連接時(shí)要注意以下問(wèn)題。D不大于LE望片正確安裝墊片不正確安裝圖18傳感器與管道的連接1）上、下游配管內(nèi)徑D與傳感器內(nèi)徑D相同，其不同知足下述條件：WDW。2）配管應(yīng)與傳感器同心，同軸度應(yīng)小于，3）密封墊不能凸入管道內(nèi)，其內(nèi)徑可比傳感器內(nèi)徑大12mm。4）如需斷流檢查與清洗傳感器，應(yīng)設(shè)置旁通管道如圖19所示。SS圖19旁通管道示用意5）減小振動(dòng)對(duì)V