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通过对设备物理性能的改进和对信号数字处理方法的改进扩展涡街流量计

2019-09-27    

 长期以来,如何扩展涡街流量计量程下限一直是一个问题。流体的流速脉动,局部阻力,管道的随机振动都为解决这一问题带来了难度。本文通过对设备物理性能的改进和对信号数字处理方法的改进,有效的扩展了涡街流量计的量程下限。
   涡街流量计是利用流体振荡原理来进行流量测量的。它具有以下有点:仪表内无活动部件、使用寿命长、测量精度高、测量范围宽、输出与温度、压力、密度粘度无关等等。但是它也存在明显的缺点,即不能测小流量厂一般不能测雷诺数低于5以X)的流体的流量。这样涡街流量计在实际测盘中就存在一个量程下限的死区,对大约满t程1/巧以下的流童不敏感。这就需要我们尽可能的扩展流且计的下卿,1.本文通过改进壳体设计、管道内部件的设置和数字信号处理方法,有效的扩展了涡街流量计的下限。
   涡街流t计的基本工作原理如图l所示,在流体管道中插人一个涡街发生体(通常为三角柱),流体将产生边界层分离,并在柱的后面交替的产生有规则的漩涡,增大机械能的损耗。这两列镬涡的旋转方向相反,上面的一列按顺时针方向旋转,下面的一列按逆时针方向,称为“卡门涡街”。卡门涡街的频率了与流体流速v发生体迎流面宽度d的关系,
  其中,是流体流速,D是管道内径,”为流体的流动粘度。流体存在两种典型的速度分布,层流和紊流。层流是流体质点间相互不混杂、层次分明的一种流动。在管道中当流动达到充分发展时,流速分布呈抛物面形状。当Re<2300,时,流体的流动形式一般为层流。如图3所示。
  3壳体设计的改进
  为了解决光纤涡街流量计所少到的关于流量下限不能太低的局限,在壳体的设计上,在流人口和流出口分别采用了渐缩管和渐扩管。有流体力学的知识可知,雷诺数是表征流体流动特性的一个重要参数。雷诺数定义为流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm的比。
     4管道内部的改进
  如前所述,要想在涡街流量计内形成稳定的卡门涡街,流体的流速分布必须沿径向尽可能的均匀,但是由于流体总是具有一定的粘性,所以在靠近管壁处流速为0,只有离开管壁一定距离号才能变平l2]。流速分布图不仅与Re有关,而且与管壁的光滑程度以及流体所受的阻力分布有关。对于 Re<2300的流体流t,就无法产生稳定的卡门旋涡,这就是传统的涡街流量计无法测量的雷诺数流体流量的重要原因。因此,为了能够对雷诺数流利流量进行测量,扩展流量计的量程,必须尽量将流量计内如图3所示的流体速度分布变成如图4所示的速度分布。
  本文在靠近涡街发生体的上游增加了一层金属丝网对流体进行整流。金属丝网能够时靠近管道中心的较大流速的流体由于受到阻力而减小速度,则一部分流体转而从靠近管壁处流走,进而使靠近管壁处的流体流速增大,从而使得流体的流速分布均匀。更好的达到图4所示的流速分布状态。有效的扩展流量计的下限。