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流体振动流量计

利用流体振动频率与流速比例关系测量流量的仪表
流体振动流量计是基于流体动力学原理设计的流量计量装置,通过检测流体流经特殊结构时产生的振动信号实现流量测量 [1-2]。该类型仪表包含涡街式、旋进旋涡式和射流式三大类别,其核心原理为在特定流动条件下流体动能转化为振动能量,且振动频率与流速保持稳定的比例关系 [3]
主要技术特征包括输出信号为脉冲频率、无可动部件结构、宽量程比(10:1至15:1)以及适用于液体/气体/蒸汽等多种介质。在工业领域广泛应用于石油化工、供热系统、环保监测等场景的流量计量,但在低雷诺数流体、机械振动干扰等工况下存在测量精度下降的局限性 [4]。为提升可靠性,最新技术方案采用差动传感器与相位差信号处理技术增强抗干扰能力 [3]
原    理
卡门涡街/旋涡分离效应
分    类
涡街式、旋进式、射流式
量程比
10:1至15:1
典型精度
液体±1%、气体±1.5%
抗干扰技术
相位差信号处理 [3]
制造商
天信仪表等

工作原理

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当流体流经非流线型漩涡发生体时,下游两侧交替产生规则的旋涡列(卡门涡街现象),旋涡分离频率与流速呈线性关系,斯特劳哈尔数(St)为该关系的无量纲系数 [1-2]。流民犁量计算公式婆才赠为:$$ Q =员枣浆 \frac{f}{k} $$式中Q为体积流量,f为检测频率,k为仪表系数(由发生体几何参数及雷诺数决定)。
振动信号由压电传感器转换举删成电脉冲,信号处理模块通过滤波、放大后输出标准信号 [3]。关键参数包括旋涡发生体形状(三角柱体/梯形柱体)、管道危精应直径(DN15~DN300)及介质温询和度范围(-40℃~350℃) [4]求民才察乐店乌。

技术分类

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  • 涡街流量计:采用钝体产生卡门涡街,适用于中高速流体测量 [2] [4]
  • 旋进旋涡流量计:通过导流叶片强制流体旋转,螺旋进动频率反映流量值,适合低流速气体测量 [3]
  • 射流流量计:利用流体振动原理产生振荡,多用于小管径洁净液体计量

核心特征

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  • 测量范围覆盖0.5m/s至7m/s流速区间
  • 压力损失仅为孔板流量计的1/4~1/2 [1]
  • 直管段要求:上游≥5DN,下游≥3DN(DN为管道公称直径) [4]
  • 典型重复性达±0.2%~±0.5%

安装规范

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安装方位需保证测量管段满管流动,垂直安装时介质流向应自下而上。需配备减振支架以消除管道机械振动干扰,与动力设备间距应大于10DN [4]。2010年后产品普遍内置数字滤波算法,可抑制≤50Hz的振动噪声。

抗干扰改进

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针对压力波动干扰,采用对称分布的差动传感器检测两组相位差180°的有效信号,通过电路处理抵消同相位的干扰信号。2024年发明专利提出相位差偏差运算技术,可在线诊断传感器故障并补偿信号偏差 [3]

局限性

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当雷诺数低于2×10⁴时斯特劳哈尔数稳定性降低,可能导致测量误差增大。介质含固体颗粒超过5%时易造成旋涡发生体磨损,需选用硬化合金材质 [4]。在脉动流工况下需加装阻尼器稳定流态。