8種渦輪流量計類型產(chǎn)品選購簡介
1、分類:
渦街流量計可按下述原則分類。
按傳感器連接方式分為法蘭型和夾裝型。
按檢測方式分為熱敏式、應(yīng)力式、電容式、應(yīng)變式、超聲式、振動體式、光電式和光纖式等。
按用途分為普通型、防爆型、高溫型、耐腐型、低溫型、插入式和汽車專用型等。
按傳感器與轉(zhuǎn)換器組成分為一體型和分離型。
按測量原理分為體積流量計、質(zhì)量流量計。
2、幾種類型產(chǎn)品簡介:
各類渦街流量計性能比較如表3所示。
表3 不同檢測方法渦街流量計比較
名 稱 | 檢測變化量 | 檢測技術(shù) | 口徑/mm | 介質(zhì)溫度/oC | 范圍度 | 雷諾數(shù)范圍 | 簡單程度 | 牢固程度 | 靈敏度 | 耐熱性 | 耐振性 | 耐污能力 | 應(yīng)用范圍 | ||
檢測原理 | 檢測元件 | ||||||||||||||
熱敏式渦街流量計 |
流 速 變 化 |
加熱體冷卻 | 熱敏元件 | 25~200 | -196~+205 | 15~30 | 104~106 | △ | √ | √ | × | √ | × | 清潔、無腐蝕液體、氣體 | |
超聲式渦街流量計 | 聲束被調(diào)制 | 超聲換能器 | 25~150 | -15~+175 | 30 | 3×103~106 | × | △ | √ | △ | √ | √ | 小口徑液體、氣體 | ||
電容式渦街流量計 |
壓 力 變 化 |
壓差作用 | 壓差檢測 | 膜片/電容 | 15~300 | -200~+400 | 30 | 104~106 | × | △ | √ | √ | △ | △ | 液體、氣體、蒸汽 |
應(yīng)力式渦街流量計 | 壓差檢測 | 膜片/壓電片 | 50~200 | -18~+205 | 16 | 104~106 | × | △ | √ | √ | × | √ | 液體、氣體、蒸汽 | ||
振動體式渦街流量計 | 壓差檢測 | 圓盤/電磁 | 50~200 | -268~-48 | 10~30 | 5×103~106 | √ | × | △ | √ | × | × | 極低溫液態(tài)氣體 | ||
棱球/電磁 | -40~+427 | 高溫蒸汽 | |||||||||||||
光電式渦街流量計 | 壓差檢測 | 反射鏡/光電元件 | 40~80 | -10~+50 | 40 | 3×103~105 | √ | △ | √ | × | × | × | 低壓常溫氣體 | ||
應(yīng)變式渦街流量計 | 升力作用 | 應(yīng)變檢測 | 應(yīng)變元件 | 50~150 | -40~120 | 15 | 104~3×106 | △ | √ | × | △ | △ | √ | 液體 | |
應(yīng)力式渦街流量計 | 應(yīng)力檢測 | 壓電元件 | 15~300 | -40~+400 | 10~20 | 104~7×106 | √ | √ | √ | √ | × | √ | 液體、氣體、蒸汽 |
注∶√-較好、△-一般、×-差。
以下簡介幾種類型渦街流量計。
?、?nbsp;應(yīng)力式渦街流量計
如圖9所示,應(yīng)力式渦街流量計應(yīng)用檢測方式1)~4)(見二、2.),它把檢測元件受到的升力以應(yīng)力形式作用在壓電晶體元件上,轉(zhuǎn)換成交變的電荷信號,經(jīng)電荷放大、濾波、整形后得到旋渦頻率信號。壓電傳感器響應(yīng)快、信號強(qiáng)、工藝性好、制造成本低、與測量介質(zhì)不接觸、可靠性高。儀表的工作溫度范圍寬,現(xiàn)場適應(yīng)性強(qiáng),可靠性較高,它是目前渦街流量計的主要產(chǎn)品類型。
圖9 應(yīng)力式渦街流量計
1-表頭組;2-三角柱;3-表體;4-聯(lián)軸;5-壓板;6-探頭;7-密封墊;8-接頭;
9-密封墊圈;10-螺栓;11-銷;12-銘牌;13-圓螺母;14-支架;15-螺栓
但是,它對管道振動較敏感,是其主要缺點,幾年來,生產(chǎn)廠家做了大量工作以彌補此缺陷:如對儀表本身結(jié)構(gòu),檢測位置以及信號處理等采取措施;在管道安裝減震方式下功夫;向用戶提供選點咨詢指導(dǎo)等,已經(jīng)取得一定的進(jìn)展,當(dāng)然如測量對象有較強(qiáng)的振動還是不用為好。
?。?)電容式渦街流量計
電容式渦街流量計應(yīng)用檢測方式1)、2),安裝在渦街流量傳感器中的電容檢測元件相當(dāng)于一個懸臂梁(見圖10)。當(dāng)旋渦產(chǎn)生時,在兩側(cè)形成微小的壓差,使振動體繞支點產(chǎn)生微小變形,從而導(dǎo)致一個電容間隙減少(電容量增大),另一個電容間隙增大(電容量下降),通過差分電路檢測電容差值。當(dāng)管道有振動時,不管振動是何方向,由振動產(chǎn)生的慣性力同時作用在振動體及電極上,使振動體與電極都在同方向上產(chǎn)生變形,由于設(shè)計時保證了振動體與電極的幾何結(jié)構(gòu)與尺寸相匹配,使它們的變形量一致,差動信號為零。這就是電容檢測元件耐振性能好的原因。雖然由于制造工藝的誤差,不可能完全消除振動的影響,但大大提高了耐振性能。試驗證明,其耐振性能超過1g。電容式另一個優(yōu)點是可耐高溫達(dá)400oC,溫度對電容檢測元件的影響有兩方面:溫度使電容間介電常數(shù)發(fā)生變化和電極的幾何尺寸隨溫度而變,這些導(dǎo)致電容值發(fā)生變化,另一方面由于溫度升高金屬熱電子發(fā)射造成電容的漏電流增大。試驗證明,當(dāng)溫度升高至400oC時無論電容值變化或漏電流增大都未影響儀表的基本性能。
圖10 電容式檢測元件
?、?nbsp;熱敏式渦街流量計
熱敏式渦街流量計采用檢測方式2)、3),如圖11所示。旋渦分離引起局部流速變化,改變熱敏電阻阻值,恒流電路把橋路電阻變化轉(zhuǎn)換為交變電壓信號。這種儀表檢測靈敏度較高,下限流速低,對振動不敏感,可用于清潔、無腐蝕性流體測量。
圖11 熱敏式渦街流量計
R11,R12-熱敏電阻
?、?nbsp;超聲式渦街流量計
超聲式渦街流量計采用檢測方式5),如圖12所示。由圖可見,在管壁上安裝二對超聲探頭T1,R1,T2,R2,探頭T1,T2發(fā)射高頻、連續(xù)聲信號,聲波橫穿流體傳播。當(dāng)旋渦通過聲束時,每一對旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦對聲波產(chǎn)生一個周期的調(diào)制作用,受調(diào)制聲波被接收探頭R1,R2轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)放大、檢波、整形后得旋渦信號。儀表有較高檢測靈敏度,下限流速較低,但溫度對聲調(diào)制有影響,流場變化及液體中含氣泡對測量影響較大,故儀表適用于溫度變化小的氣體和含氣量微小的液體流量測量。
圖12 超聲式渦街流量傳感器
?、?nbsp;振動體式渦街流量計
振動體式渦街流量計采用檢測方式2),如圖13所示。在旋渦發(fā)生體軸向開設(shè)圓柱形深孔,孔內(nèi)放置軟磁材料制作的輕質(zhì)空心小球或圓盤(振動體),旋渦分離產(chǎn)生的差壓推動振動體上下運動,位于振動體上方的電磁傳感器檢測出旋渦頻率。它只適用于清潔度較高的流體(如蒸汽),可用于極高溫(427oC)及極低溫(-268oC),這是其特點。
圖13 振動體式渦街流量計
?、?nbsp;升力式渦街質(zhì)量流量計
旋渦分離的同時,旋渦發(fā)生體受到流體作用的升力,升力F的大小為
F=CLρU2/2 ?。?)
式中 CL-旋渦發(fā)生體升力系數(shù)。
以式(5)除以式(1),經(jīng)整理后可得質(zhì)量流量qm
qm=ρU(π/4)D2=πD2Sr/2CLmd×F/f (6)
由式(6)可看出,質(zhì)量流量qm與升力F成正比。圖14為原理框圖。從壓電檢測元件取出旋渦信號,經(jīng)電荷轉(zhuǎn)換器后分兩路處理:一路經(jīng)有源濾波器、施密特整形器和f/V轉(zhuǎn)換器,獲得與流速成正比的信號;另一路經(jīng)放大器、濾波器獲得信號幅值與ρU2成正比的信號。這兩路信號經(jīng)除法器運算,獲得質(zhì)量流量。
圖14 升力式渦街質(zhì)量流量計原理框圖
該方法結(jié)構(gòu)簡單,但信號幅值與壓電元件穩(wěn)定性、放大器穩(wěn)定性、現(xiàn)場安裝條件、被測介質(zhì)溫度等多種因素有關(guān),測量度難以提高。
⑺ 差壓式渦街質(zhì)量流量計
流體通過旋渦發(fā)生體,產(chǎn)生旋渦分離和尾流震蕩,部分能量被消耗和轉(zhuǎn)換,在旋渦發(fā)生體前后產(chǎn)生壓力損失
△p=CDρU2/2 ?。?)
式中 CD-渦街流量傳感器阻力系數(shù)。
以式(7)除式(1),經(jīng)整理后得質(zhì)量流量qm
qm=ρU(π/4)D2=(πD2Sr/2mdCD)(△p/f) (8)
圖15示為差壓式渦街質(zhì)量流量計原理框圖,傳感器輸出與體積流量成正比的頻率,差壓單元測出旋渦發(fā)生體前后特定位置的差壓△P,經(jīng)計算單元計算,獲得質(zhì)量流量qm。選擇阻力特性和流量特性俱佳的旋渦發(fā)生體,確定取壓孔位置,建立CD的數(shù)學(xué)模型是技術(shù)關(guān)鍵。
圖15 差壓式渦街質(zhì)量流量計
渦輪流量計產(chǎn)品分類: