涡街流量计的结构组成

日期：2021-11-10 点击量：

目前工业生产中对精度高、安装要求低、性能可靠、适用范围广的流量计的需求越来越多。为克服液体容积式流量计的缺陷,在卡门涡街原理和技术创新的基础上，研制基于涡街流量计传感器的高精度液体旋涡流量计。
测量管表体与流体输送管相连，流体流入测量管表体,通过旋涡发生体的流体分散6处沿偏角的叶片向前流动,并产生绕管道中心轴旋转的脉动旋涡流继续流动,随着缩口段的减小，脉动旋涡流的流速越来越大，到达直管段时流速最大，并经直管段的二次整流后脉动流最强、最稳定，且环.绕管壁处的流速最大;此时插入安装在直管段的旋涡检测传感器检测到旋涡流的脉动频率，该脉动频率和流体流速成良好的线性关系，旋涡检测传感器输出相应频率的电信号到信号处理与积算显示仪后进行信号处理并精确计算出流体流量;计量过的旋涡流经消旋器消旋整流成无旋涡的流体流往下游管道。

1.旋涡发生体

本设计中的旋涡发生体的设计不同于三角柱或梯形柱田涡街旋涡发生体,它是在-一个小直径圆柱体上圆周螺旋分布安装6个直叶片,6个直叶片沿圆周均匀分布且与中心轴呈40°偏角。这种特殊结构的旋涡发生体既是旋涡流的发生体，又具有流动调整器的作用,因此经过该旋涡发生体产生的旋涡流场更稳定、更强，旋涡流对安装在后面的流量传感器作用力也更大,有利于流量信号的检测，也从根本上保证了流量计具有良好的重复性”;此特征也是作为高精度液体旋涡流量计的首要和必要条件;该结构特点也使该流量计不仅对安装工艺要求低，特别是对前后直管段长度的要求更低(前直管段3D~5D,后直管段1D~2D),而且可以抑制上游脉动流、紊流0、管道振动和流体气穴的干扰,这是涡街流量计与其他速度式流量计所不具备的。另外,该部件整体采用不锈钢材料，可耐高温耐腐蚀。

2.测量管表体

测量管表体是具有特殊结构和尺寸的三段式直通管，全部采用不锈钢制成;表体内通道形状像经典的文丘里管,但与其作用有本质区别，此处结构不同于文丘里管获得上下游符合特定函数规律的压差参数，而是获得一个适度的压差和流体的加速作用，起到对旋涡流体二次整流的作用，二次整流过的旋涡流脉动更强,旋涡传感器就是检测此时的旋涡流脉动。另外，此三段式流体通道的压损较小,对流量计的流量特性曲线有调整功能，在结合大量实验数据的基础上优化计算出一套尺寸参数，按此尺寸设计的流量计在较宽的流量范围仍具有很高的线性度,这个特征是作为高精度流量计能保证高准确度的关键;直管段部分的直径比参数的设计值大于0.7,从而在满足精度要求的同时实现流通截面最大化，从根本.上减小工作时的压损，后期实验验证压损仅为同口径容积式流量计的20%~30%，节能效果明显;该设计也保证了整个流体管道内光滑流线无死角,不会造成堵塞及介质留存等现象,可用于易结晶、含颗粒物、非洁净液体或具有卫生洁净要求的液体计量。

3.旋涡检测传感器

涡街流量计传感器采用高温铌酸锂压电晶体技术040、探头内腔无填充材料结构、抽真空全氩弧焊接密封技术及刚性的金属铠装导线等新材料和新工艺技术制成;探头也采用不锈钢材料制成。该传感器具备通用性、耐高温、抗振性强和信噪比高的特点，既可用于涡街流量计又可用于本流量计。旋涡检测传感器内部封装的压电晶体为居里点温度在1200℃的铌酸锂单晶体,从根本上保证了传感器耐高温400℃的性能;采用内部无填充结构、封装工艺和刚性铠装导线结构形式，保证了传感器具有很高的信噪比和抗振性。该设计也是本课题的基础所在，采用涡街流量传感器配套方案使得该流量计保留了涡街流量计全部的优点。

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