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如何正确选择插入式涡街流量计插入深度?

来源:红旗仪表(江苏)有限公司 时间:2021-08-06

如何正确选择插入式涡街流量计插入深度?
摘要:描述插入式涡街流量计的工作原理,根据流体力学中zhuming的卡门涡街原理进行流量测量,同时根据被测介质的流速分布,简述涡街发生器(非线性三角柱体)和探头的结构形式;经过试验,证实了插入式涡街流量计在被测管道中的正确插入深度(主要是涡街发生器和并联方式的四个压电晶体与被测管道的相对位置),从而确定了安装现场的一般原则和规范。配合辅助工具(公司专利产品:开孔器、推进器、启拔器),还可以在现场不停产、安装或更换,弥补了法兰涡街流量计体积大、整体重量过大、安装不方便等不足现象,性价比高。
引言。
涡街流量计广泛应用于管道法兰结构,但相对价格较高,只能在现场管道停产维修时进行安装和维护。针对这种情况,开发了插入式涡街测量仪。由于其特殊的结构形式,配合独立开发的专用辅助工具(公司专利产品:开孔器、推进器、启动器),可以在不停产的情况下安装或更换插入式涡街流量计。该产品成本低,抗振性强,无零漂移,可靠性高。通过长期对插入式涡街流量计进行大量波形分析和频谱分析,设计出非常好的探头形状、壁厚、高度、探头杆直径、发生体的几何尺寸,以及与之配套的并联方式的四片压电晶体和插入式涡街流量计插入管道的深度,一般适用于大口径工业管道的安装特点。采用先进的加工中心生产加工各部件,保证各部件的同轴度和表面粗糙度,从而达到1%的精度。
一是测量原理。
插入式涡街流量计实现流量测量的理论基础是流体力学中zhuming的卡门涡街原理。在流动的流体中安装一个非线性三角柱形,即涡流发生器,如图1所示[1]。当流体沿着涡流发生器绕过时,涡流发生器下游会产生两列不对称,但定期交替分离释放一系列涡流束。根据国际标准化组织IS07145(环形截面封闭管道中的流体流量测量-截面点速度测量法),采用嵌入压电晶体的涡街速度测量探头,插入大直径工业管道,将卡门涡流频率转换成与流量成正比的标准信号:(4~20)mADC。
二是插入式涡街流量计的优化设计。
基于流体力学的相关知识,从以下几个方面进行了探讨和研究:
2.1流体介质密度。
流体质量不随外界条件而变化,但流体体积与温度和压力密切相关。也就是说,流体密度是温度和压力的函数。
2.2流体介质的粘度。
首先观察河流中的水流现象,可以看到河流中心的水流速度很快,越靠近岸边的水流速度越慢。类似地,当流体在管路中流动时,管路中心的流速很快,越靠近管壁的流速越慢,这就是流体流动时,由于流体介质的粘度和管路内部的摩擦。
因为流体介质的密度和粘度之间的关系,所有流体介质在流动过程中各个层次的速度都不一样。相邻层的接触面上有一对等值的反向力,速度较快的流层带动流层速度较慢的流层,使其加速;速度较慢的流层阻滞速度较快的流层减速,称为内摩擦,流体间的相互作用称为流体内摩擦(即:牛顿内摩擦定律),而粘度是内摩擦量,是流体抗变形能力。
2.3雷诺数量和流态。
雷诺数是衡量管流体的流动状态和流速分布,雷诺数是表示流体流动特性的重要参数。雷诺数表示流体流动时惯性力和粘性力的无纲参数,其比例如下
Re=VD/γ(当管道为圆管时)
公式:V-流动截面平均流速,单位:米/秒(m/s)。
流动特性长度为管径,单位:米(m)。
γ-流体的运动粘度,单位:平方米/秒(m2/s)。
当流动介质的截面为圆管时,有一个共同的临界雷诺数Rec,通常为2300。
当Re当Re>Rec时,管道中的流体是湍流(湍流是流体的不规则运动,流场中的各种量随时间和空间坐标而变化),如图2(b)所示。

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