涡街流量计工作原理与结构.pdfVIP

涡街流量计工作原理与构造

1.工作原理

在流体中设置旋涡发生体〔阻流体〕，从旋涡发生体两侧交替地产生有规则

的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图1所示。旋涡列在旋涡发生体下游非对称地

排列。设旋涡的发生频率为f，被测介质来流的平均速度为U,旋涡发生体迎面宽度为

d，表体通径为D,依据卡曼涡街原理，有如下关系式

f=SrU1/d=SrU/md〔1〕

式中U1--旋涡发生体两侧平均流速，m/s；

Sr--斯特劳哈尔数；m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比

m=1-4[l-COT)+曲气

2

管壁

图1卡曼涡街

管道内体积流量qv为

qv=nD2U/4=nD2mdf/4Sr(2)

K=f/qv=[nD2md/4Sr]-1(3)

式中K--流量计的仪表系数，脉冲数/m3(P/m3

K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳

哈尔数为无量纲参数，它与旋涡发生体外形及雷诺数有关，图2所示为圆柱状旋涡发

生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见，在ReD=2

1047X106范围内，Sr可视为常数，这是仪表正常工作范围。当测量气体流量

时，VSF的流量计算式为

pTnEnfpin2n

’一⑷

测定弔能范園

0.3■藉度保证范圉

0.2■

01■

+

图2斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线

式中qVn,qV--分别为标准状态下(0oC或20oC,101.325kPa)和工况下的体积

流量，m3/h;

Pn,P--分别为标准状态下和工况下确实定压力，Pa；

Tn,T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度，K;

Zn，Z--分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。

由上式可见，VSF输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即

仪表系数在肯定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的外形尺寸等有关。但是

作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量，这时流量计的输出信号应同

时监测体积流量和流体密度，流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。

2.构造

VSF由传感器和转换器两局部组成，如图3所示。传感器包括旋涡发生体

〔阻流体〕、检测元件、仪表表体等；转换器包括前置放大器、滤波整形电路、D/

A转换电路、输出接口电路、端子、支架和防护罩等。近年来智能式流量计还把微处

理器、显示通讯及其他功能模块亦装在转换器内。

图3涡街流量计

〔1〕旋涡发生体

旋涡发生体是检测器的主要部件，它与仪表的流量特性〔仪表系数、线性

度、范围度等〕和阻力特性〔压力损失〕亲热相关，对它的要求如下。

1）能掌握旋涡在旋涡发生体轴线方向上同步分别；

2）在较宽的雷诺数范围内，有稳定的旋涡分别点，保持恒定的斯特劳哈尔

数；

3）能产生猛烈的涡街，信号的信噪比高；

4)外形和构造简洁，便于加工和几何参数标准化，以及各种检测元件的安装

和组合；

5)材质应满足流体性质的要求，耐腐蚀，耐磨蚀，耐温度变化；

6)固有