旋进旋涡流量计测量原理与计算公式

旋进旋涡流量计测量原理与计算公式

  旋进旋涡气体流量计的测量原理，流体进入流量计时，先被起旋器导流后发生螺旋流动，在收缩段，由导流叶片提供的角动能被保存，并使角速度增加形成如图所示的螺旋流，检出元件处的螺旋流频率与流体流量成正比。然后，流体进入扩散段，并围绕轴向的返流，最后经消旋器消除旋涡并流出。可以看到，由于起旋器引入的角速度，使流体经起旋器后的流速从u增加到uA，中心旋涡速度UTI，管壁为UT2。在扩散段，出现返流，流体从管轴中心返流到管壁，流速下降到零，而压力p2增大到最大。

受周围约束，旋流通过截面积扩大的管段时，产生旋涡旋进流动，即旋涡中心轴作进动，进动频率与流体流速成正比。因此根据进动频率确定流体流量。

返流的流体需再转换为向前的流动，从而使流量通过的流通面积减小。流通有效面积Ae是测量面喷嘴直径D与返流无效面直径D。的函数，即:

测量面角速度为w=2πf=utana/R。式中，u是测量面轴向流体流速;a是旋涡发生体的叶片夹角;R是测量面喷嘴半径，R=D/2;f是频率;w是角速度。因此，仪表系数K可表示为:

可见，旋进旋涡气体流量计仪表系数与叶片夹角a的正切成正比，与有效流通面积Ae和测量面喷嘴直径D成反比。随流体流量变化，有效流通面积变化，因此，一定测量范围内仪表系数可稳定在某值。

对液体流体，其测量范围从0.2~2m3/h，直到180-1800m3/h.对气体流体，其测量范围从5~25m3/h，直到1000~20000m3/h。液体的测量范围度约为30:1，气体的测量范围度在5：1到20：1。

 液体流体测量的频率范围从100Hz(DN20)到13Hz(DN400);气体流体测量的频率范围从1200Hz(DN20)到150Hz(DN400)。仪表精度±0.5%。液体流体流速最大6m/s，气体流体流速可达50m/s。

 对液体流量测量，应防止产生气穴(空化)。最大流量时，流量计下游最低工作压力计算如下:

                            p=(2.6-2.7)△p+1.3p。                   

  式中，△p是压力损失，KPa;p。是工作温度下被测液体绝对饱和蒸汽压，kPa。

三、结构
流量计由传感器和转换显示仪组成。
1、传感器包括旋涡发生器、检测元件、整流器和壳体。
旋涡发生器由特定螺旋形叶片组成，它固定在壳体收缩段前端，强迫流体产生强烈的旋涡流。
检测元件安装在靠近扩张管的喉部，用热敏、压电、应变、电容或光纤等检测元件可测出旋涡进动的频率信号。
整流器固定在流量计表体出口，其作用是消除旋涡流，以减小下游流态对仪表测量的影响。
壳体设计成一定形状的流道，使旋涡形成，固定和保护安装在内部的零部件，并通过法兰与管道相连接。
2、转换显示仪
由压电传感器检测到的微弱电压信号经过放大、滤波、整形后，变成频率与流量成正比的脉冲信号，然后由显示仪计数显示。显示仪配有外输接口，输出各种信号。对测量的气体介质可进行温度和压力的补偿，转换为标准状况下的体积流量，并显示。