渦街流量計的結構組成

日期：2021-11-10 點擊量：

目前工業(yè)生產中對精度高、安裝要求低、性能可靠、適用范圍廣的流量計的需求越來越多。為克服液體容積式流量計的缺陷,在卡門渦街原理和技術創(chuàng)新的基礎上，研制基于渦街流量計傳感器的高精度液體旋渦流量計。
測量管表體與流體輸送管相連，流體流入測量管表體,通過旋渦發(fā)生體的流體分散6處沿偏角的葉片向前流動,并產生繞管道中心軸旋轉的脈動旋渦流繼續(xù)流動,隨著縮口段的減小，脈動旋渦流的流速越來越大，到達直管段時流速最大，并經(jīng)直管段的二次整流后脈動流最強、最穩(wěn)定，且環(huán).繞管壁處的流速最大;此時插入安裝在直管段的旋渦檢測傳感器檢測到旋渦流的脈動頻率，該脈動頻率和流體流速成良好的線性關系，旋渦檢測傳感器輸出相應頻率的電信號到信號處理與積算顯示儀后進行信號處理并精確計算出流體流量;計量過的旋渦流經(jīng)消旋器消旋整流成無旋渦的流體流往下游管道。

1.旋渦發(fā)生體

本設計中的旋渦發(fā)生體的設計不同于三角柱或梯形柱田渦街旋渦發(fā)生體,它是在-一個小直徑圓柱體上圓周螺旋分布安裝6個直葉片,6個直葉片沿圓周均勻分布且與中心軸呈40°偏角。這種特殊結構的旋渦發(fā)生體既是旋渦流的發(fā)生體，又具有流動調整器的作用,因此經(jīng)過該旋渦發(fā)生體產生的旋渦流場更穩(wěn)定、更強，旋渦流對安裝在后面的流量傳感器作用力也更大,有利于流量信號的檢測，也從根本上保證了流量計具有良好的重復性”;此特征也是作為高精度液體旋渦流量計的首要和必要條件;該結構特點也使該流量計不僅對安裝工藝要求低，特別是對前后直管段長度的要求更低(前直管段3D~5D,后直管段1D~2D),而且可以抑制上游脈動流、紊流0、管道振動和流體氣穴的干擾,這是渦街流量計與其他速度式流量計所不具備的。另外,該部件整體采用不銹鋼材料，可耐高溫耐腐蝕。

2.測量管表體

測量管表體是具有特殊結構和尺寸的三段式直通管，全部采用不銹鋼制成;表體內通道形狀像經(jīng)典的文丘里管,但與其作用有本質區(qū)別，此處結構不同于文丘里管獲得上下游符合特定函數(shù)規(guī)律的壓差參數(shù)，而是獲得一個適度的壓差和流體的加速作用，起到對旋渦流體二次整流的作用，二次整流過的旋渦流脈動更強,旋渦傳感器就是檢測此時的旋渦流脈動。另外，此三段式流體通道的壓損較小,對流量計的流量特性曲線有調整功能，在結合大量實驗數(shù)據(jù)的基礎上優(yōu)化計算出一套尺寸參數(shù)，按此尺寸設計的流量計在較寬的流量范圍仍具有很高的線性度,這個特征是作為高精度流量計能保證高準確度的關鍵;直管段部分的直徑比參數(shù)的設計值大于0.7,從而在滿足精度要求的同時實現(xiàn)流通截面最大化，從根本.上減小工作時的壓損，后期實驗驗證壓損僅為同口徑容積式流量計的20%~30%，節(jié)能效果明顯;該設計也保證了整個流體管道內光滑流線無死角,不會造成堵塞及介質留存等現(xiàn)象,可用于易結晶、含顆粒物、非潔凈液體或具有衛(wèi)生潔凈要求的液體計量。

3.旋渦檢測傳感器

渦街流量計傳感器采用高溫鈮酸鋰壓電晶體技術040、探頭內腔無填充材料結構、抽真空全氬弧焊接密封技術及剛性的金屬鎧裝導線等新材料和新工藝技術制成;探頭也采用不銹鋼材料制成。該傳感器具備通用性、耐高溫、抗振性強和信噪比高的特點，既可用于渦街流量計又可用于本流量計。旋渦檢測傳感器內部封裝的壓電晶體為居里點溫度在1200℃的鈮酸鋰單晶體,從根本上保證了傳感器耐高溫400℃的性能;采用內部無填充結構、封裝工藝和剛性鎧裝導線結構形式，保證了傳感器具有很高的信噪比和抗振性。該設計也是本課題的基礎所在，采用渦街流量傳感器配套方案使得該流量計保留了渦街流量計全部的優(yōu)點。

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