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涡街流量计的工作原理及安装要求

涡街流量计的工作原理及安装要求

一、涡街流量计的工作原理

(一)卡门涡街现象

当流体(液体或气体)流经非流线型物体(如圆柱体等漩涡发生体)时,在物体两侧会交替地产生有规则的漩涡。这些漩涡是一系列不对称地排列在物体后面的旋转流体,并且它们是交替地从物体两侧脱落,这就是卡门涡街现象。漩涡的产生频率和流体的流速有着固定的关系。

(二)频率与流量的关系

根据流体力学原理,在一定的雷诺数范围内(雷诺数是表征流体流动状态的无量纲数),涡街的脱落频率 f 与流体的平均流速 v 成正比,与漩涡发生体的特征宽度 d 成反比,即,其中 St 是斯特劳哈尔数(Strouhal number),对于给定形状的漩涡发生体,在一定的雷诺数范围内,St 是一个常数。

对于管道内的流体,流量 Q 与流速 v 和管道截面积 A 有关,即。通过检测漩涡的脱落频率就可以计算出流体的流速,进而得到流量。涡街流量计内部的传感器就是用来检测漩涡脱落频率的,通常采用压电晶体等元件,当漩涡交替作用于传感器时,会使传感器产生微小的振动或压力变化,这些变化被转换为电信号,经过信号处理电路处理后,最终显示出流量值。

二、涡街流量计的安装要求

(一)安装位置

上游和下游直管段要求

为了保证流体在进入涡街流量计之前有稳定的流态,上游需要有足够长的直管段。一般要求上游直管段长度至少为 10 - 20 倍管道内径(具体倍数取决于上游管道部件如弯头、三通等对流体的干扰程度)。例如,如果管道内径为 100mm,上游直管段最好在 1 - 2m 左右。

下游直管段长度通常不少于 5 倍管道内径,这是为了让流体在经过流量计测量后能够平稳地流出,避免下游管道部件对测量产生回流等干扰。

避免振动源和电磁干扰源

涡街流量计是基于检测微弱的漩涡信号来工作的,所以要安装在远离大型电机、泵等振动源的地方。因为振动可能会导致传感器误检测,产生错误的信号。如果无法避免靠近振动源,需要采取有效的减振措施,如使用减振垫等。

同时,要避免安装在强电磁干扰的环境中,如大型变压器、高频发射设备附近。因为电磁干扰可能会影响流量计内部电子元件的正常工作,导致信号失真或测量误差。

(二)管道安装要求

管道同心度

在安装涡街流量计时,流量计与管道的连接要保证同心度。如果管道与流量计不同心,会导致流体在流经流量计内部时流态不均匀,产生不对称的漩涡,从而影响测量精度。一般要求同心度误差在 ±0.5mm 以内。

管道内表面粗糙度

管道内表面应尽量光滑,避免有突出物、毛刺等。粗糙的管道内表面会干扰流体的流动状态,引起漩涡的不规则脱落,进而影响测量的准确性。如果管道内表面粗糙度不符合要求,需要对管道进行打磨或使用内衬等方式来改善。

流向要求

必须保证流体流向与涡街流量计的箭头指示方向一致。如果流体反向流动,不仅会得到错误的测量结果,还可能损坏流量计内部的部件。在安装过程中,要仔细检查管道系统的流向标识和流量计的流向指示。

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如何维护和保养涡街流量计?


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