差壓式渦街質量流量計

.差壓式渦街質量流量計

    被測流體流經發生體,產生旋渦分離,部分動能被轉換和消耗,產生了壓力損失 △ p , 見式( 3 · 17 )。用式( 3 · 17 )除以式( 3 · 4 ) ,經整理可得質量速度 Pv 為

渦街流量計

     由式( 3 . 23 )可看出,質量流量 q m 與壓力損失 △ p 成正比,與旋渦頻率 f 成反比.這就是差壓式質量流量計的基本公式。要測量質量流量需要測量旋渦頻率 f 和發生體產生的差壓 △ p 。圖 3 . 22 所示是這種儀表的原理框圖。

差壓式質量流量計

    差壓信號是發生體上、下游特定位置的兩個取壓孔間的壓力差。兩取壓孔的軸線應與發生體的軸線處在同一平面內。取壓孔的距離對差壓值的大小和穩定性有明顯影響。距離近,差壓信號大,但穩定性差;距離遠,則反之。通過試驗,選擇合適的取壓孔位置是很重要的。和升力式渦街質量流量計相比,這種儀表更簡單,更容易實現。重慶工業自動化儀表研究所于 20 世紀 90 年代就此投人開發,并取得發明專利,產品已在部分企業應用。

六種不同檢測方法渦街流量計 VSF

熱敏式渦街流量計

1 .熱敏式渦街流量計 VSF ,熱敏式 VSF 是早出現的產品。它采用檢測方式 ② 、 ③ (見本章二節四)。旋渦分離引起局部流速變化,改變熱敏電阻阻值,以此檢測出旋渦信號。高溫型、耐腐型、插人型。圖 3 . 9 熱敏式 VSF圖 3 . 9 ( a )所示是一對自熱式熱敏電阻嵌裝在三角柱發生體迎流面的中部,中心線的兩邊,檢測與旋渦同步產生的環流(檢測方式 ③ )。圖 3 . 9 ( b )所示熱敏電阻則嵌裝在三角柱發生體后部開設的測量槽內。當旋渦分離時,發生體兩側產生壓力差,在交變壓差作用下,測量槽中出現方向交替變化的橫向流動,使熱敏電阻阻值發生周期變化(檢測方式 ② )。熱敏電阻構成測量電橋的橋臂,用恒流源供電,阻值周期變化被轉換成交變電壓,從橋路輸出,經放大、濾波、整形,輸出方波信號。為提高儀表的抗臟污能力和測量高溫流體,有的生產廠把熱敏電阻移到發生體外部,這樣便于對檢測元件的定期清洗與降溫。這種儀表檢測靈敏度較高,下限流速較低,對管道的機械振動不敏感.儀表多用于較清潔、無腐蝕作用的流體。

超聲式渦街流量計

2 .超聲式渦街流量計 VSF 超聲式 VSF 是繼熱敏式之后,由美國西屋公司首先推出的產品。圖 3 . 10 所示是儀表的工作原理圖,在旋渦發生體后方,用檢測方式 ⑤ 檢測渦街信號。早期產品是在發生體下游的管壁上安裝一對與發生體軸線方向相垂直的超聲波探頭 A 、 B ,探頭 A 為發射換能器,發射出頻率為幾十千赫茲到幾百千赫茲的等幅連續超聲波束。超聲波束穿過流體傳播,到達對面管壁的接收探頭 B 。當旋渦分離并隨流體向下游運動并通過超聲波束時,每一對旋轉方向相反的旋渦對超聲波產生一個周期的調制作用 〔 圖 3 . 10 ( b )、( c ) 〕 ,受到調制的超聲波束其幅值、頻率和相位都發生變化,探頭 B 接收聲信號后,將其轉換成電信號。經放大、解調、濾波、整形后變成頻率與流量成正比的方波信號。

超聲探頭 A 、 B 是一對諧振頻率相同的換能器。超聲發射電路輸出連續等幅電信號,激勵發射換能器 A 。發射電路由振蕩器和功率放大器組成。超聲接收電路由具有調諧功能的選頻放大器、解調(檢波)電路、濾波電路、整形電路組成。工作時,把發射電路的工作頻率、接收電路的中心工作頻率分別調整到與超聲探頭的振頻率相一致,使儀表的聲、電系統處于匹配的工作區域,使其對渦街信號有較高的檢測敏度。由于超聲系統的工作頻率遠離各種噪聲的頻域,從而提高了系統的抗干擾能力。

    早期的超聲式渦街流量計 VSF 對被測介質的溫度變化比較敏感。另外,測量液體時,液體中所含的微量氣泡對測量的影響也很明顯。針對這些問題,制造廠推出了雙聲道 VSF 。兩對超聲波探頭互相垂直交叉安裝,兩束超聲波成 X 形傳播。雙聲路 VsF 對外界的干擾、介質溫度變化和液體中的氣泡等影響有較強的抗干擾能力。液體超聲式 VSF 的超聲探頭可安裝在管壁外面,超聲波通過藕合劑穿過管壁,進人被測介質,從而實現了不接觸測量。可在不斷流情況下進行維修。超聲式 VSF 下限雷諾數比其他檢測方法 VSF 低些。

應變式渦街流量計

3 .應變式渦街流量計 VSF 應變式 VSF 采用檢測方式 ① 和 ⑤ 來檢測渦街信號,如圖 3 . 11 所示。早推出應變式 VSF 的是日本的北辰公司。后來美國 F ischer & Porter 公司 開發成功增強型應變式 vsF 。我國在 20 世紀 80 年代初期也開發了該類產品。如圖所示,在組合式發生體之間,設置了一個彈性應變梁,應變梁把前后兩發生體連接起來。應變檢測元件封裝在應變梁內,感測渦街信號。當旋渦分離時,在旋渦發生體兩側產生交變壓力差。在此壓差作用下,發生體的 T 形尾部產生擺動,帶動應變梁內的檢測元件測出渦街信號。應變式 VSF 的另一種檢測方式是采用獨立的應變檢測元件安裝在發生體下游特定位置,用檢測方式 ⑤ 進行檢測。應變式 VSF 適用于測量液體流量。國外還用這種儀表測量糖漿、飲料和重油的流量。

電容式渦街流量計

4 .電容式渦街流量計 VSF 電容式 VSF 用檢測方式 ① 、 ⑧ 工作。早的產品出現在 20 世紀 70 年代中期。首先由英國肯特公司采用矩形發生體,把發生體兩側表面做成電容器的可動電極,檢測旋渦分離時在發生體兩邊產生的交變壓差。后來,日本的東機公司又利用三角柱發生體兩側的斜面作電容器的可動電極,達到了同樣的效果。之后,日本東機公司又采用檢測方式 ③ ,在發生體兩側開設導壓孔,把交變壓差引到發生體頂部,電容檢測元件放置在測量管外部,如圖 3 . 12 所示。 20 世紀 80 年代后期,德國 E + H 公司推出差動開關電容( DSC )式 VSF ,采用檢測方式 ③ 工作,如圖 3 . 13 所示,將電容檢測元件制成圓筒形。該圓筒用薄壁金屬管制作,成為差動開關電容的動電極。在薄壁圓筒的里面有一同心的圓柱形陶瓷管,瓷管外表面兩側涂敷兩片金屬薄膜作固定電極。金屬薄壁圓筒和陶瓷管的一端共同固定在基座上,另一端為懸壁式自由端。根據檢測方式 ③ ,圓筒形電容檢測元件插人三角柱發生體的測量孔中,三角柱發生體兩側的導壓孔把交變差壓引人,作用到電容檢測元件上。金屬薄壁圓筒在交變差壓作用下產生左右振動,引起動電極和固定電極之間的距離變化改變電容量,并通過差分電路檢測電容變化的頻率,實現旋渦信號檢測。設計時考慮了內外電極的剛度匹配,因此當外界振動作用到電容檢測元件時,不管振動方向如何,引起電容元件內外電極變形方向和變形量的大小相同(或相近),從而兩電極之間的相對位移近似為零,明顯提高了 VSF 的抗振性能。這種儀表的另一特點是耐溫性能好,可測 400 ℃ 的高溫介質,因此可用于飽和蒸氣和部分過熱蒸氣的流量測量。差動開關電容式 vSF 的局限性是抗臟污能力相對較差,儀表選型時應充分注意.

振動體式渦街流量計

5 .振動體式渦街流量計 VSF 振動體式 VSF 采用檢測方式 ② 工作,如圖 3 . 14 所示。在發生體軸向開設圓柱形測量孔,孔內放置軟磁材料制作的輕質空心小球或圓盤,這兩者通稱為振動體。旋渦分離產生的交變壓差,通過導壓孔作用到振動體上方和下方,推動它們上下運動。位于振動體上方的電磁檢側元件檢測出振動體上下運動的頻率,即為旋渦頻率。這種儀表由于振動體的存在,降低了儀表對不同測量介質的適應能力和儀表的可靠性。選用高居里點磁性材料作振動體,可測量溫度高達 427 ℃ 的蒸氣,還可測極低溫( -268 ℃ )的液態氣體。

應力式渦街流量計

6 .應力式渦街流量計 VSF是 20 世紀 70 年代末期出現的流量計,采用檢測方式 ① 、 ② 、 ④ 、 ⑤ 。無論采用哪種檢測方式,都是把檢側元件受到的力以應力形式作用到壓電元件上,轉換成交變的電荷信號。再經電荷/電壓轉換、放大、濾波、整形后輸出頻率與體積流量成正比的方波。圖 3 一 15 所示是應式 VSF 的幾種不同形式。壓電元件有響應快、靈敏度高、信號強、工藝性好等特點。它可以制成圓片、片、圓柱、圓管等多種形狀測量元件,制造成本低廉。還可根據不同的檢測方式,用不同的壓電效應工作模式。圖 3 . 15 ( a )、( b )采用薄圓片形壓電元件,以縱向振(即 3 方向極化、 3 方向受力)的工作模式,在兩電極上產生電荷信號,應取用縱向電常數 d 33 :。圖 3 . 15 ( c )、( d )采用長條形薄片或圓管形壓電元件,以橫向振動的工作模式,在壓電元件的兩電極上產生電荷信號,應取用橫向壓電常數 d 31 · 圖 3.15(e)也采用圓管形壓電元件,但卻以扭轉振動作用的模式工作,應取用 d 15 壓電常數產生電荷信號.圖 3 , 15 ( e )所示中,當旋渦分離時,產生不對稱的交變壓差,使發生體產生扭轉振動力。如把壓電元件制作成扭力管形式,安裝在旋渦發生體的兩端,就可檢測到交變的扭力。壓電檢測元件經特殊方式極化,僅對扭力作用靈敏,對管道振動產生的縱向力和橫向力都不靈敏,提高了渦街流量計 VSF 的抗振性能。選用高居里點壓電元件和耐高溫的封裝材料、密封材料制作壓電檢測元件,就可使渦街流量計 VSF 長期工作在 250 ~ 300 ℃ 。其主要用于高溫流體如蒸氣流量測量。

    應力式渦街流量計 VSF 對管道振動敏感,主要原因是壓電元件對振動敏感造成的。另外,由于壓電元件工作在非諧振狀態,此時壓電元件的等效阻抗高達 10 6 ~ 10 7 歐姆,為了有效接收電荷信號,要求儀表的前置放大器(電荷放大器)的輸人阻抗也至少達到 10 6 以上才能與壓電元件的阻抗相匹配。這么高輸人阻抗的放大器就很容易引人各種電磁干擾信號,所以提高儀表的抗電磁干擾的能力也是制造和應用應力式 VSF 應重視的問題。應力式渦街流量計 VSF 是外 VSF 的主導產品。我國生產的 VSF 產品中約有 70 % ~ 80% 是應力式渦街流量計。

蒸汽流量計 的一種- 渦街流量計 與密度計結合

    蒸汽流量計 通常使用的是帶溫度壓力補償型 渦街流量計 ,但這種組合在介質組分或飽和蒸汽的干度變化以及在較高的工作壓力下,氣體壓縮系數的非線性,精度會降低。因此,為適用這種工況條件,需要一種更高精度的組合。 渦街流量計 與密度計的結合構成了更高精度的質量流量計。

    密度計安裝在 渦街流量計 的下游,注意保持渦街流量計的直管段的要求。利用 渦街流量計 測量工作狀態下的體積流量q,密度計測量同工作狀態下介質的密度,兩種信號經流量積算儀相乘處理后,得出介質的質量流量值。

    這種方案,克服了溫度壓力補償型 渦街流量計 的缺點,不受介質組分變化和壓縮系數的影響。但在線密度計較貴,高溫型的密度計價格更貴。因此,這種組合的大不足就是提高了儀表的造價。

   更多技術參數,可參閱 迪泰爾 儀表網站 http://www.pbcbbo.live/ (中文網址:迪泰爾.cn) 或者 http://www.detair.com/

蒸汽流量計的一種-渦街流量計差壓流量計結合

    渦街流量計 差壓流量計 或靶式流量計結合可測量介質的質量流量。用 渦街流量計 測量介質的體積流量,差壓流量計測量差壓值,兩種信號經流量積算儀換算,兩者相除,可得出質量流量值。

    該方案的具體實施方法是把 渦街流量計 差壓流量計 前后串聯安裝到被測管道上,兩臺儀表的安裝距離應保證儀表正常工作時所需要的短直管段長度。兩臺儀表的輸出信號分別接到流量積算儀的輸入端,經流量計算可獲得質量流量。

    這種方案的優點是比較簡單,可根據現場的實際情況選擇不同的節流件。 渦街流量計 和差壓流量計都是比較成熟的儀表,用戶如需要,自己可以進行組合,這種方案適用于各種介質,對液體 氣體 蒸汽的測量都可以采用。

    這種方法的缺點是:由于差壓流量計的量程范圍相對較窄(3:1 4:1),從而影響組合式流量計的范圍度;兩種 流量計 對上游直管段的要求都比較嚴格,所以對被測管道的直管段要求較長。

更多技術參數,可參閱 迪泰爾 儀表網站 http://www.pbcbbo.live/ (中文網址:迪泰爾.cn) 或者 http://www.detair.com/

南京迪泰爾儀表機電設備有限公司 版權所有 友情鏈接交換區 地址:大光路188號錦江麗舍 電話:025-84465922 / 84585946 傳真:025-52208715 稅號:320103762103508 帳號:01570120030000012 開戶行:南京銀行龍蟠路支行
手写综合资料