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能够排除共振干扰的涡街流量计测量方法

发表时间:2020-04-15
背景技术
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,因其测量范围宽、可靠性高、压力损失小、对流体物性变化不敏感等特点而得到了广泛的应用。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例关系,因而涡街流量计可测得流体涡街频率,但该频率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,基于管路固有频率测量可以排除共振干扰的涡街流量计流量测量方法。技术方案如下:
一种能够排除共振干扰的涡街流量计测量方法,包括以下步骤:
1)将加速度式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[fe1,fe2],激励加速度范围[a1,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
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[fe1,fe2]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;
4)对获取的振动时域信号进行处理,得到加速度值跳跃点,其所对应的频率即是涡街管路的前n阶固有频率fn1、fn2、fn3...fnn
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。
 
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敏感元件结构图
图3为本发明实施例提供的涡街流量计与管路连接示意图
图4为本发明实施例提供的固有频率测量结果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下将结合附图以及及实施例,对本发明进行进一步的详细说明。
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[fe1,fe2],激励加速度范围[a1,a2],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[fe1,fe2]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;
4)对获取的振动时域信号进行处理,获取f-a关系图,扫描f-a图加速度值跳跃点,其所对应的频率即是涡街管路的前n阶固有频率fn1、fn2、fn3...fnn;
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是加速度式涡街流量计,该涡街流量计敏感元件如图2所示,由探头腔体1及涡街采集电路组成,其中涡街采集电路由稳压芯片2及加速度计模块3组成。
将3加速计模块垂直嵌入探头腔体末端以作为检测元件,并利用封裝材料将其封装固定,再结合图3的发生体5就构成了加速度式涡街流量计。也可以采用提供的基于三轴加速度计的柔性涡街探头。或者是采用带有加速度传感器的其他涡街流量计。
如图3所示,涡街流量计探头腔体1和管路4之间的连接方式为直接接触的硬连接,且与发生体5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。
以下给出本发明的一个实施例。
激励设备提供实验所需激励条件,本实验选定振动台,其激励参数由PC机进行控制。测试管路采用标准DN100口径,长度为1.8m。将加速度式涡街流量计安装在DN100管路根据涡街流量计及管路特性,确定振动台的参数,具体如下:振动加速度分别设为0.2g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,并采集振动信号。
实验结果如图4,可以发现,当振动频率为59Hz、282Hz附近时加速度值急剧升高(50Hz为工频干扰抗),且激励加速度越大,振动越强烈。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,将该固有频率作为已知共振干扰点,以消除管路共振对流量诂测量的影响,进而提高涡街流量计的稳定性和准确性。
 

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