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一种用于涡街流量计的管路共振测量方法

发表时间:2020-02-27
一种用于涡街流量计的固有频率测量方法。
技术背景
工业领域中常用到涡街流量计测量流体的体积流量,涡街流量计是一种基于卡门涡街原理的速度式流量仪表,因其结构简单、维护方便、测量范围宽、压力损失小、对流体物性变化不敏感等特点而广泛的应用。卡门涡街源于流体振动,表征了旋涡脱落频率与流体流动速度的正比关系,因而涡街流量计可测得流体涡街频率,但该频率极易受振动噪声的干扰而不稳定,而涡街流量计的安装环境中不可避免地存在振动干扰,如与管路相连的离心泵、压缩机的周期性振动及阀门动作造成的压力脉动干扰等。特别地,当外界干扰频率与涡街管路的固有频率相近时,会发生共振现象。涡街管路的共振对生产安全造成很大的威胁,如强烈的管路振动会使管路附近的连接部位发生松动和破裂,轻则发生泄漏,重则由破裂发生爆炸。另外,管路共振会使涡街流量计失灵,造成涡街频率的误读现象。
 
发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明涉及一种用于涡街流量计的管路共振测量方法。技术方案如下
一种用于涡街流量计的管路共振测量方法,包括以下步骤
将涡街流量计安装到待测管路
根据涡街流量计及管路特性,确定激励方式,激励频率范围[fel,fe2],激励加速度范围[al,a2],激励时长t,利用在管路上施加与外界干扰相近的周期激励信号使其振动。
进行固有频率测量,在激励加速度a1下,以选定的激励方式,在激励频率[feanfe2]范围内对管路进行激励,采集涡街探头的检测信号,改变激励加速度,重复该步骤以进行重复性实验,激励加速度的改变不影响固有频率,只改变振动强度:
对获取的振动时域信号进行处理,得到幅值一频率(v-f)频谱图,对频谱图进行扫描,得到幅值跳跃点,其所对应的频率即是涡街管路的前n阶固有频率fn、fn、fn...fm
涡街流量计将管路的前n阶固有频率数值作为共振干扰点,剔除共振干扰点所对应的误读频率,测得正确的涡街频率,以消除共振对涡街測量的影响。
附图说明
图1为本发明的流程图
图2为本发明实施例提供的涡街流量计与管路连接示意图
图3为本发明实施例提供的固有频率测量结果图
图4为实验结果。
 
具体实施方式
如图1所示,是本发明的测量流程图,流程如下:
1)将涡街流量计安装到待测管路;
2)根据涡街流量计及管路特性,确定激励方式,激励频率范围[fl,fe2],激励加速度范围[a,al],激励时长t,利用在管路上施加周期激励信号使其振动。
3)进行固有频率测量,在激励加速度a1下,以选定的激励方式,在激励频率[ffe2]范围内对管路进行激励,采集涡街探头的检测信号,改变激励加速度值,重复该步骤以进行重复性实验,激励加速度与与管路振动强度有关,不影响固有频率。
4)对获取的振动时域信号进行处理,获取到幅值一频率(v-f)频谱图,对频谱图进行扫描,得到幅值跳跃点,其所对应的频率即是涡街管路的前n阶固有频率fn、fn2
5)涡街流量计将管路的前n阶固有频率数值作为共振干扰点,剔除共振干扰点所对应的误读频率,测得正确的涡街频率,以消除共振对涡街测量的影响。
本发明适用的流量计可以是压电式涡街流量计、电容式涡街流量计、应变式涡街流量计等,此类涡街流量计对振动敏感,较为容易获取振动信号。在外界激励下,管壁上将产生周期波动,如图2所示,涡街流量计探头腔体1和管路2之间的连接方式为直接接触的硬连接,且与发生体3不接触,因而管路发生振动时能够传递给整个的涡街探头腔体,敏感元件能够感受到涡街管路的振动变化,因此能够实现管路共振干扰测量。
以下给出本发明的一个实施例,如图3所示。
激励设备提供实验所需激励条件,本实验选定振动台8,其激励参数由PC机6进行控制。测试管路7采用标准DN100口径,长度为1.8m。将压电式涡街流量计4安装在DN100管路中,根据压电式涡街流量计及管路特性,确定振动台的参数,具体如下:振动加速度分别设2g和0.3g,振动激励频率范围设定[10,1000,激励方式为扫频,扫频模式为线性扫频,扫频率为60Hz/Min。分别对涡街管路进行激励,利用数据采集卡5采集振动信号。
实验结果如图4,可以发现,当振动频率为59Hz、282Hz附近时幅值急剧升高(50Hz为工频干扰),且激励加速度越大,幅值越高。其余振动频率点处略有波动但大致保持水平状态,该现象说明激励频率与管路的固有频率接近,因而发生了共振现象,即该DN100管路的前2阶固有频率分别为59Hz、282Hz。ZUI后,涡街流量计将该固有频率作为己知共振干扰点并别除,以消除管路共振对流量测量的影响,进而提高渴衠流量计的稳定性和准确性。
 

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