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.
测量上限则传感器的频率响应和电路的频率限制,因此设计时一定要对流速范围进行计算、核算,根据流体的流速进行选择。使用现场环境条件复杂,选型时除注意环境温度、湿度、气氛等条件外,还要考虑电磁干扰。
振动是旋进旋涡气体流量计的一大劲敌。旋进旋涡流量计在使用时应注意避免机械振动,尤其是管道的横向振动,这种影响在流量计结构设计上是无法抑制和消除的。由于涡街信号对流场影响同样敏感,故直管段长度不能保证稳定涡街所必要的流动条件时,是不宜选用的。
1)旋进旋涡流量计的可测下限流量除受检测元件灵敏度影响外,主要与下限雷诺数有关,而雷诺数又与流场的几何特征尺寸、流体的密度、黏度及流动速度等因素有关。如果在下限雷诺数以下工作,则斯特劳哈尔数就不再是常数,旋进旋涡流量计也就进入非线性工作区,这将增大测量误差。
2)被测流体的常用流量应处在仪表测量范围的1/2~2/3之间,以减小测量误差。如果仪表量程选择过大,则可能会造成流量计无瞬时流量显示。此时,一是可以调低流量计下限截止频率,这样做虽然可以使流量计正常工作,但会造成测量精度降低;二是更换小规格的旋进旋涡流量计。
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