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涡街流量计流量测量的新方法

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泄漏检测仪厂家哪里好

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编辑时间 : 2021-01-21
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采用节流差压原理制作的流量计种类繁多,差压流量计原理可靠,结构简单,不动部件,可靠性高。但差压式流量计采用的是差压数值,设计计算时采用的差压式流量计流量方程较为复杂,且差压式流量计测量精度受流量计的物性影响很大。流量差压仪输出的差压模拟信号与流量并非线性关系,且不适合远传,易发生零漂和温漂现象。这使得差压式流量计在现场使用时精度较低。而差压式流量计的测量范围一般比较窄。上述缺陷使得差压式流量计无法应用于一些对测量精度要求较高的场合。

旋涡街道流量计是新型数字信号流量计。旋涡街道流量计测量精度高,介质通用性好,输出线性频率信号,无温漂、零漂现象,系统结构简单,不需运动部件,维护量小,可靠性高,使用寿命长。这两种流量计都具有其他流量计不可兼得的优点。

横脉动差涡街流量计就是在这两种流量计的基础上发展起来的。本文中,差压传感器不是用来测量差压的数值,而是用来测量其波动频率。涡街流量计的涡涡分离频率通常可以用多种方法来检测。过去使用的正向方法有:利用应变片或压电晶体探测涡旋交替分离引起的横向交变升力;利用涡旋调节超声信号;利用涡旋交替分离引起的交变差压驱动金属片振动,切割磁力线产生交变电动势;其中压电晶体探测法是目前常用的***多,***常用的方法。

压电晶的探测采用高居里点压电晶体或压电陶瓷感受旋涡分离产生的横向升力。压电型晶体无需与被测介质接触,流量计所用介质的温度、压力均可升高,仪器的可靠性和使用寿命更高。而压电晶体作为一种力敏感元件,在管道振动或声波激励下易产生噪声干扰信号,流量计抗振性能差。压电晶检法不适合于机械振动较强的情况下使用涡街流量计。

横脉动涡街流量计使用具有良好动态差压测量特性的差压传感器来检测横脉动频率。通过对差压传感器输出的差压信号进行滤波和整形,使其输出频率与流量成正比。相对于采用压电晶体检测方法的涡街流量计而言,采用差压检测方法的涡街流量计抗机械振动性能更好。另外,差压传感器系统被放置在流量计的流管外面,在差压传感器进行维修和更换时无需切断管流。

当前市场上尚无适合现场使用的压差式涡街流量计产品。本文介绍的差压检测式涡街流量计采用了双侧管壁获取差压的方法,即在涡流发生体后双侧管壁上分别设置感压孔和导压管,利用差压传感器对两侧的差压进行测量,由差压传感器输出差压脉动信号,得到涡流分离频率,从而得到体积流量值。这两种壁式取压方式,其取压点位置有多种方案,均在涡旋后的涡旋尾流段。

涡旋发生体下游为流动噪声较强的区域,因此,收集到的压差信号中存在着强叠加、复杂的流动澡声信号。这样就增加了信号处理电路的负担。另外,这种加压方式需要较长的引压管线,会使差压检测系统频率特性变差,也不利于涡街流量计差压传感器及其附件的结构布置。为研制一种低流动噪声信号、且结构紧凑的差压检测式涡街流量计,对旋涡发生体直接取差压的差压检测式涡街流量计进行了实验研究,并成功地研制出了在旋涡发生体上直接取差压的横向脉冲差压涡街流量计。

横向脉动差压涡街流量计的原理。

1.1横向压差"概念。

节流差压式流量计一般是在节流件上下上下各设一取压孔,通过测量两者的差压值,计算出流量,即两个取压孔和流体流动方向是沿着流动方向上下垂直排列的,测量的是“纵向差压”。差压检测式涡街流量计的两个取压孔设置在与流动方向垂直的同一平面内,其检测对象为流体横向差压的脉动频率。

1.2产生横向脉动差压力的机制。

管内流体流经非流线型截面柱体时,雷诺数达到一定数值后,在柱体后部两侧会出现交替分离的涡旋,引起柱体两侧交替出现的振荡射流,即柱体两侧的流速发生了变化,或变大或变小。由于流体在圆柱两侧的振荡流动而产生的横向差压。双侧压差的正负方向与涡离频率的交替同步。

通过对流体流动机理的分析,指出在圆柱两侧涡旋交替形成和分离的过程中,圆柱后侧不断变化方向的横向流动起着重要作用,而周期性改变方向的横向流动则能维持圆柱绕流的规律振荡。

3.差压脉动频率与流量关系。

实验结果表明,圆柱流动中的规则振荡频率与圆柱的平均速度和圆柱的几何参数(截面形状和尺寸)有关。

在圆柱截面一定的情况下,涡流分离频率与圆柱迎流面宽度d和圆柱侧流速v存在一定的比例关系。

f=t×v/d

在上式中,Straohal数St是一个只由圆柱截面几何形状决定的系数。试验证明,St在Re数的一定范围内为常数。因此,脉动差压的频率,也就是流体振荡的频率f与管中流体的平均速度v成正比。流速与流体振动频率成一定的线性关系。测量横向差压脉动频率即测量管道中的流量。

二、横差压型涡街流量计基本结构。

一是涡流发生器;二是差压传感器;三是信号处理电路;

四个表体;五个气门组。

2.1管壁取压(低于50DN50)

2.2圆柱取压(DN80-DN300)

2.3柱子侧面的压力提取。

三、横向差压式涡街流量计的主要特点。

3.1原始信号是数字脉冲信号。

一是脉冲数字信号,即压力元件没有“零位漂移”或“温度漂移”。(这是一种测量变化的方法,而非幅度)。

二是传输距离远,信号幅值衰减对流量测量精度影响不大。

仪表的*度为示值*度;

3.2压力传感器的数字信号与流体之间存在线性关系。

采用数字脉冲信号与流量之间的线性关系,可以提高测量精度。

3.3压差传感器的原始信号具有高信噪比。

该传感器具有良好的原始信号信噪比,可以显著降低流量计的测量下限。

3.4介质可以用来测量成分的变化。

当进行体积流量测量时,流量计的测量系数几乎不依赖于介质密度。

所以在测量变组分气体、液体时,与差压式流量计比较,精度更高。

3.结构安装简单方便。

流速表直接安装在管路上,无需另装引压管、差压变送器等。

3.抗振动能力强。

由于管内振动和声波的影响较小,其抗振性优于传统的应力检测式涡街流量计。

3.7低下限、宽程比值。

以中国航空工业计量站为例,对DN80样机的20000公升钟罩进行了精度测试,得出图9。

对于不同的量程,精度指标分别为:

流动间隔30-802m3/h,线性误差±1.1%,重复误差为0.36%(范围度1:26)。

流动范围为50-802m3/h,线性误差±0.51%,重复误差0.12%(范围度1:16)。

流动间隔70-694m3/h,线性误差±0.3%,重复误差0.12%(范围度1:10)。

如图10~16所示:各测点的信号质量均较好。

3.8检测元件可在线更换,不断流。

本实用新型可以实现在线更换传感器元件,更换后仪表系数不会发生变化。

3.9涡流发声体侧部取压不容易发生堵塞。

在测量赃物介质时,DN80以上口径取压空位于涡形发声体侧面的中心,该位置的流速大,


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