早在1878年斯特劳哈尔(Strouhal)就发表了关于流体振动频率与流速关系的文章,斯特劳哈尔数就是表示旋涡频率与阻流体特征尺寸,流速关系的相似准则。人们早期对涡街的研究主要是防灾的目的,如锅炉及换热器钢管固有频率与流体涡街频率合拍将产生共振而破坏设备。涡街流体振动现象用于测量研究始于20世纪50年代,如风速计和船速计等。60年代末开始研制封闭管道流量计--涡街流量计,诞生了热丝检测法及热敏检测法VSF。70、80年代涡街流量计发展异常迅速,开发出众多类型阻流体及检测法的涡街流量计,并大量生产投放市场,像这样在短短几年时间内就达到从实验室样机到批量生产过程的流量计还绝无仅有。
我国VSF的生产亦有飞速发展,全国生产厂达数十家,这种生产热潮国外亦未曾有过。应该看到,VSF尚属发展中的流量计,无论其理论基础或实践经验尚较差。至今最基本的流量方程经常引用卡曼涡街理论,而此理论及其一些定量关系是卡曼在气体风洞(均匀流场)中实验得出的,它与封闭管道中具有三维不均匀流场其旋涡分离的规律是不一样的。至于实践经验更是需要通过长期应用才能积累。一般流量计出厂校验是在实验室参考条件下进行的,在现场偏离这些条件不可避免。工作条件的偏离到底会带来多大的附加误差至今在标准及生产厂资料中尚不明确。这些都说明流量计的迅速发展需求基础研究工作必须跟上,否则在实用中经常会出现一些预料不到的问题,这就是用户对VSF存在一些疑虑的原因,它亟需探索解决。
VSF已跻身通用流量计之列,无论国内外皆已开发出多品种。全系列、规格齐全的产品,对于标准化工作亦很重视,流量计存在一些问题是发展中的正常现象。
工作原理
在测量管中垂直插入一个柱状物时,流体通过柱状物两侧就交替地产生有规则的旋涡(如下图所示),这种旋涡列被称为卡门涡街。卡门涡街的释放频率与流体的流动速度及柱状物的宽度有关,可用下式表示: f=St·v/d
式中: f-卡门涡街的释放频率
St-系数(称为斯特罗哈数)
v-流速
d-柱状物的宽度
卡门涡街释放频率f和流速v成正比,因此通过测量卡门涡街释放频率就可算出瞬时流量。
斯特罗哈数是涡街流量计的重要系数。在曲线的St≈0.17的平直部分,旋涡的释放频率与流速成正比,所以检出频率f就可求得流速v,由v求出体积流量。
YXLU系列涡街流量传感器的旋涡释放频率是由旋涡交替地作用于检测传感器(探头)上的应力通过在它内部的压电元件来检出的。
电路构成
电荷转换器
从压电元件输出的交变电荷经电荷转换成与电荷量成比例的电压。
交流放大器、低通滤波器
在这里进行信号放大和消除噪声。电荷转换器的输出波形,当测量流体在低流速时,管道振动等的高频噪声形成迭加波形
产品选型:
规格代码 | 说明 |
企标 | YX | 屹雄 |
仪表种类 | L | 流量仪表 |
工作原理 | U | 卡门涡街 |
产品种类 | B | 普通型 |
C | 固定插入式 |
G | 就地显示 |
安装型式 | -2 | 法兰卡装 |
被测流体 | 2 | 液体 |
3 | 气体 |
通径代码 | -01B | 通径15mm |
02A | 通径20mm |
02 | 通径25mm |
03 | 通径32mm |
04 | 通径40mm |
05 | 通径50mm |
06 | 通径65mm |
08 | 通径80mm |
10 | 通径100mm |
12 | 通径125mm |
15 | 通径150mm |
20 | 通径200mm |
25 | 通径250mm |
30 | 通径300mm |
35 | 通径350mm |
40 | 通径400mm |
45 | 通径450mm |
50 | 通径500mm |
XX(仅插入式) | 通径XX*10mm |
表体材质 | C | 碳钢 |
F | 不锈钢 |
转换器型式 | -1 | 组合式 |
输出信号 | 1 | 脉冲频率输出 |
2 | 0-10mA输出 |
3 | 4-12mA输出 |
流体温度 | 1 | 普通型-40┈+250oC |
3 | 高温型+250oC┈+350oC |