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渦街流量計(jì)旋渦發(fā)生頻率的檢測(cè) 流量計(jì)技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間:2020-07-29    來(lái)源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
渦街流量計(jì)的流量信號(hào)是由旋渦的頻率反映的,所以渦頻如何檢出,是渦街流量計(jì)研制的一個(gè)重要課題.

從目前渦頻信號(hào)檢測(cè)原理來(lái)分,大致有這樣兩類:

①檢測(cè)產(chǎn)生旋渦后在旋渦發(fā)生體附近的流動(dòng)變化頻率,主要通過(guò)熱敏元件完成,
②檢測(cè)旋渦產(chǎn)生后在旋渦發(fā)生體上受力的變化頻率,這主要通過(guò)壓電敏感元件完成.

下面,我們將分別來(lái)討論這兩種檢測(cè)方式的具體實(shí)例.

第一種檢測(cè)方法以圓柱形旋渦發(fā)生體熱線式為例,其結(jié)構(gòu)可見圖3—9所示.圓柱體表面開有導(dǎo)壓孔,與圓柱體內(nèi)部空腔相通.空腔由隔墻分成兩部分,在隔墻的中央部分有—小孔,在小孔中裝有檢測(cè)流體流動(dòng)的鉑電阻絲.

當(dāng)旋渦在圓柱體下游側(cè)產(chǎn)生時(shí),由于升力的作用,使得圓柱體下方的壓力比上方高一些.圓柱體下方的流體在上下壓力差的作用下,從圓柱體下方導(dǎo)壓孔進(jìn)入空膠,通過(guò)隔墻中央部分的小孔,流過(guò)鉑電阻絲,從上方導(dǎo)壓孔流出.如果將鉑電阻絲加熱到高于流體溫度的某溫度值,則當(dāng)流體流過(guò)鉑電阻絲時(shí),就會(huì)帶走熱量,改變其溫度,也即改變其電阻值.當(dāng)圓柱體上方產(chǎn)生一個(gè)旋渦時(shí),則流體從上導(dǎo)壓孔進(jìn)入,由下導(dǎo)壓孔流出,又一次通過(guò)鉑電阻絲,又改變一次它的電阻值.由此可知:電阻值變化與流動(dòng)變化相對(duì)應(yīng),也就與旋渦的頻率相對(duì)應(yīng).所以,可由檢測(cè)鉑電阻絲電阻變化頻率得到渦頻率,進(jìn)而得到流量值。

將鉑電阻絲的電阻值變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的電路如圖3—11所示.


渦街流量計(jì)熱檢測(cè)方式電路框圖

圖中A1將電橋一臂的鉑電阻絲的輸出進(jìn)行差動(dòng)放大,通過(guò)功率放大器A2的輸出電流反饋回電橋,使鉑電阻絲的溫度比流體溫度高一恒定值.

第二種檢測(cè)方法以三角柱旋渦發(fā)生體為例.其結(jié)構(gòu)可見圖3—10所示.在三角柱的兩側(cè)裝有兩片彈性金屬薄膜,它們兼為電容器的極扳,里面裝有電極板.電極扳與金屬膜之間充滿了油,借以傳遞壓力.

這樣當(dāng)三角拄下面產(chǎn)生一個(gè)旋渦,同時(shí)下方的壓力就高于上方壓力,將三角拄下方的金屬膜向里壓入,而上方的金屬膜就向外彈出,改變了兩個(gè)電容器各自的電容量.這樣,對(duì)應(yīng)于交替產(chǎn)生的升力,兩組電容器的電容量就差動(dòng)地變化.于是,電容量變化與升力變化相對(duì)應(yīng),也就與旋渦的發(fā)生頻率相對(duì)應(yīng).這樣,就可由電容量變化頻率得到旋渦頻率,進(jìn)而得到流量值.

將電容量變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的電路框圖見圖3—22所示.渦檢測(cè)傳感器由兩組金屬膜和電極板組成差動(dòng)變化電容器,將它放在靜電容檢測(cè)電橋上,由RF振蕩回路產(chǎn)生激勵(lì).當(dāng)渦產(chǎn)生時(shí),靜電容量發(fā)生變化,導(dǎo)致電橋不平衡,將該不平衡勢(shì)通過(guò)RF放大電路放大,經(jīng)檢波后就得到與渦頻相對(duì)應(yīng)的信號(hào).將該信號(hào)放大并整形成矩形波,由定電流回路作為給定電流脈沖輸出.反饋回路用于補(bǔ)償溫度變化引起的電橋不平衡。


電容式渦頻檢測(cè)器電路框圖

兩種檢測(cè)方式相比,第一種方法靈敏度高,適用頻率范圍較寬,故對(duì)應(yīng)的流量范圍也較寬.但它構(gòu)造精細(xì),容易受到流體中雜質(zhì)的影響.第二種方法結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,可靠,在工業(yè)測(cè)量中應(yīng)用較廣泛.但由于升力與流速平方成正比,即流速增加10倍,升力將變化100倍.所以,如果要求流量計(jì)既能適用于大的流量范圍,又能保證它具有一定的靈夠度,這種方法是有一定困難的。



    轉(zhuǎn)子流量計(jì)是現(xiàn)在流量?jī)x表中使用非常廣泛的一類產(chǎn)品,玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)、塑料管轉(zhuǎn)子流量計(jì)、金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)等等都屬于轉(zhuǎn)子流量計(jì)。而玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)安裝、安裝方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)因素,被更多的廠家購(gòu)買和使用。玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)是測(cè)量流量的,需要講究的是一個(gè)流量誤差、流量精度問(wèn)題,那么哪些原因會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子流量計(jì)誤差變大呢?

    1.安裝不符合要求

    一般的玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)都是垂直安裝的,安裝的時(shí)候流量計(jì)的傾斜角度不能超過(guò)20度。

    當(dāng)然也有部分浮子流量計(jì)采用水平安裝,對(duì)于水平安裝浮子流量計(jì)要保持水平,傾角也不大于20度。浮子流量計(jì)周圍100mm空間不得有鐵磁性物體。安裝位置要遠(yuǎn)離閥門變徑口、泵出口、工藝管線轉(zhuǎn)彎口等。要保持前5D后250mm直管段的要求。

    2.氣體介質(zhì)受到溫度壓力影響較大

    流量計(jì)在出廠之前都是經(jīng)過(guò)標(biāo)定的,按照使用者提供的介質(zhì)的溫度、介質(zhì)的密度進(jìn)行流量刻度標(biāo)定,氣體介質(zhì)受到溫度壓力的影響比較大,所以需要使用者提供準(zhǔn)確的常用的溫度值。

    3.液體介質(zhì)的密度變化較大

    儀表在標(biāo)定前,都將介質(zhì)按用戶給出的密度進(jìn)行換算,換算成標(biāo)校狀態(tài)下水的流量進(jìn)行標(biāo)定,因此如果介質(zhì)密度變化較大,會(huì)對(duì)測(cè)量造成很大誤差。解決方法可將變化以后的介質(zhì)密度帶入公式,換算成誤差修正系數(shù),然后再將流量計(jì)測(cè)出的流量乘以系數(shù)換成真實(shí)的流量。








    電磁流量計(jì)的工作原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律。


    當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),在與磁場(chǎng)方向、運(yùn)動(dòng)方向相互垂直方向的導(dǎo)體兩端,會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。


    電動(dòng)勢(shì)的大小與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度和磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小成正比。

 


    技術(shù)參數(shù)


    公稱通徑(mm):管道式四氟襯里:DN10~DN600


    管道式橡膠襯里:DN40~DN1200


    流動(dòng)方向:正,反,凈流量


    量程比:150:1


    重復(fù)性誤差: 測(cè)量值的±0.1%


    精度等級(jí):管道式:0.5級(jí),1.0級(jí)


    被測(cè)介質(zhì)溫度:普通橡膠襯里:-20~+60℃


    高溫橡膠襯里:-20~+90℃


    聚四氟乙稀襯里:-30~+100℃


    高溫型四氟襯里:-20~+180℃


    額定工作壓力:(高壓可定制) DN6-DN80:≤1.6MPa   DN100-DN250:≤1.0MPa


    DN300-DN1200:≤0.6MPa


    電導(dǎo)率范圍:被測(cè)流體電導(dǎo)率≥5μs/cm


    結(jié)構(gòu):


    主要由磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里以及轉(zhuǎn)換器等部分組成。


    1、磁路系統(tǒng):


    其作用就是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。


    直流磁路是用*磁鐵來(lái)實(shí)現(xiàn),具有結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,受交流磁場(chǎng)的干擾比較小;


    但它容易使通過(guò)測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化,使正電極被負(fù)離子包圍,負(fù)電極被正離子包圍,即電極的極化現(xiàn)象;


    并導(dǎo)致兩電極之產(chǎn)蝗內(nèi)阻增大,因而嚴(yán)重影響儀表正常工作。


    當(dāng)管道直徑較大時(shí),磁鐵相應(yīng)也很大,笨重且不經(jīng)濟(jì),所以電磁流量計(jì)一般采用交變磁場(chǎng),且是50HZ工頻電源激勵(lì)產(chǎn)生的。


    2、測(cè)量導(dǎo)管:


    其作用是讓被測(cè)導(dǎo)電性液體通過(guò)。


    為了使磁力線通過(guò)測(cè)量導(dǎo)管時(shí)磁通量被分流或短路,測(cè)量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料制成;


    可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強(qiáng)度塑料、鋁等。


    3、電極:


    其作用是引出和被測(cè)量成正比的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。


    電極一般用非導(dǎo)磁的不銹鋼制成,且被要求與襯里齊平,以便流體通過(guò)時(shí)不受阻礙。


    它的安裝位置宜在管道的垂直方向,以防止沉淀物堆積在其上面而影響測(cè)量精度。


    4、襯里:


    在測(cè)量導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)及法蘭密封面上,有一層完整的電絕緣襯里。


    它直接接觸被測(cè)液體,其作用是增加測(cè)量導(dǎo)管的耐腐蝕性,防止感應(yīng)電勢(shì)被金屬測(cè)量導(dǎo)管管壁短路。


    襯里材料多為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。


    5、轉(zhuǎn)換器:


    由液體流動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)十分微弱,受各種干擾因素的影響很大;


    轉(zhuǎn)換器的作用就是將感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并抑制主要的干擾信號(hào)。


    其任務(wù)是把電極檢測(cè)到的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)Ex經(jīng)放大轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)。







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