西森自動化:FLVJ渦街流量計的工作原理與結構

   渦街流量計原理：在流體中設置旋渦發生體(阻流體)，從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街。旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。設旋渦的發生頻率為f，被測介質來流的平均流速為U,旋渦發生體迎面寬度為d,表體通徑為D，根據卡曼渦街原理，有如下關系式

U1---旋渦發生體兩側平均流速，m/s

Sr---斯特勞哈爾數

m---旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面積之比

管道內體積流量qv為

式中k-流量計的儀表系數，脈沖數/m³ (P/m³)。

K除與旋渦發生體、管道的幾何尺寸有關外，還與斯特勞哈爾數有關。斯特勞哈爾數為無量綱參數.它與旋渦發生體形狀及雷諾數有關，在Red=2x104~7x106范圍內，Sr可視為常數，這是儀表正常工作范圍。

西森渦街流量計輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流童計在物料平衡及能諫計盆中需檢側質量流量，這時流量計的輸出信號應同時監測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。

渦街流量計結構：

    西森渦街流量計由傳感器和轉換器兩部分組成。傳感器包括旋渦發生休(阻流體)、檢測元件、儀表表體等;轉換器包括前置放大器、濾波整形電路D/A轉換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護罩等。近年來智能式流量計還把微處理器、顯示通訊及其他功能模塊亦裝在轉換器內。

(1)旋渦發生體

    旋渦發生體是檢測器的主要部件，它與儀表的流量特性(儀表系數、線性度、范圍度等)和阻力特性(壓力損失)密切相關，對它的要求如下。

    1)能控制旋渦在旋渦發生體軸線方向上同步分離;  

    2)在較寬的雷諾數范圍內，有穩定的旋禍分離點，保持恒定的斯特勞哈爾數;

    3)能產生強烈的禍街，信號的信噪比高;

    4)形狀和結構簡單，便于加工和幾何參數標準化，以及各種檢測元件的安裝和組合;

    5)材質應滿足流體性質的要求，耐腐蝕，耐磨蝕。耐溫度變化;

    6)固有頻率在渦街信號的頻帶外。

    已經開發出形狀繁多的旋渦發生體，它可分為單旋渦發生體和多旋渦發生體兩類。單旋渦發生體的基本形有圓柱、矩形柱和三角柱。其他形狀皆為這些基本形的變形。三角柱形旋渦發生體是應用最廣泛的一種，如圖9.5所示。圖中D為儀表口徑。為提高渦街強度和穩定性，可采用多旋渦發生體，不過它的應用并不普遍。

(2)檢測元件

    流量計檢測旋渦信號有5種方式。

    1)置在旋渦發生體內的檢測元件直接檢側發生體兩側差壓;

    2)渦發生體上開設導壓孔.在導壓孔中安裝檢測元件檢測發生休兩側差壓；

  3)檢側旋渦發生體周圍交變環流；

  4)檢側旋渦發生體背面交變差壓；

    5)檢測尾流中旋渦列。

    根據這5種檢測方式，采用不同的檢側技術光電、光纖等)可以構成不同類型的渦街流量計 (熱敏、超聲、應力、應變、電容、電磁、光電、光纖等)。

(3)轉換器

   檢測元件把渦街信號轉換成電信號，該信號既微弱又含有不同成分的噪聲，必須進行放大、濾波、整形等處理才能得出與流量成比例的脈沖信號。不同檢測方式應配備不同特性的前置放大器。