涡街流量计是基于“卡门涡街”流体力学原理设计的速度式流量计,用于测量封闭管道中气体、液体及蒸汽等单相流体的体积流量。下面我们来了解一下涡街流量计的原理。
一、核心原理:卡门涡街效应
当流体以一定速度流过非流线型阻流体(即旋涡发生体)时,会在其下游两侧交替地分离出规则的两列旋涡。这种有规律的、旋转方向相反的旋涡阵列,便被称作“卡门涡街”。
旋涡分离的频率(即单位时间内产生的旋涡对数)与流体的流速成正比,与旋涡发生体的特征宽度成反比。这一关系可用以下公式表示:
f=St×v/d
其中:
f为旋涡分离频率(Hz);
St为斯特劳哈尔数,是一个无量纲常数,在较宽的雷诺数范围内基本保持稳定;
v为流体的平均流速(m/s);
d为旋涡发生体的特征宽度(m)。
二、工作流程:从旋涡到信号
涡街流量计的工作过程,是一个将流体动能转换为可测量电信号的精密过程。
旋涡的产生:流体流经精心设计的旋涡发生体(如三角柱、梯形柱),在其后方自然形成交替分离的卡门涡街。
频率的检测:通过封装在发生体内部或后方的压电传感器或电容传感器,检测旋涡分离时产生的交变压力或频率信号。每个旋涡的产生都会引起一个特定的压力波动,传感器将此物理变化精准捕获。
信号的转换与输出:检测到的微弱电荷信号经过前置放大器处理后,转换为与旋涡频率成比例的脉冲信号或标准电流信号(如4-20mA)。此信号最终被传送至流量
三、技术特点与优势
结构坚固,无运动部件:测量元件内部无可动部件,这使得仪表可靠性高,使用寿命长,维护量小。
适用介质广泛:同一台仪表可测量饱和蒸汽、过热蒸汽、各种气体(如空气、氧气、天然气)及低粘度液体,通用性强。
测量精度高,范围度宽:在规定的雷诺数范围内,精度通常可达±1.0%R,且能在较宽的流量范围内保持测量稳定性。
输出信号与流量成正比:仪表输出的脉冲信号或频率信号仅与流速相关,不受流体温度、压力、密度变化的影响,为后续的温压补偿创造了理想条件。
技术的生命力在于对基本原理的深刻掌握与持续创新。青岛和晟测控基于对涡街原理的深入理解,致力于优化传感器的灵敏性与抗干扰能力,确保在复杂的现场工况下,依然能够提供稳定、可信的流量数据,为用户的智能化管理奠定坚实的测量基础。
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