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简述双发生体压电应力式涡街流量计

发表时间:2020-07-02
1.涡街流量计的历史、现状及发展趋势
自从1969年日本横河电机株式会社和美国 Eastech企业推出首批涡街流量计以后,美国、原西德相继在70年代也分别推出各自的产品。国内涡街流量计的开发生产是80年代初开始,以后陆续推出十余种不同类型的涡街流量计。目前市场上的各种涡街流量计其差别主要是产生旋涡和检测旋涡的方法不同。从旋涡发生体的几何形状和结构来看就有很多种,如三角柱、圆柱、矩形柱、T形柱、组合柱(双发生体也属此类)等。柱体的形状和尺寸直接决定了仪表的精度、性能。旋涡频率的检测方法也有很多种,如:热丝检测式圆柱流量计,热敏元件检测交变环流或横向流,压敏式检测压力脉冲频率,电容式检测微差压,力敏电阻检测式,压电应力三角柱体式,这些不问类型的涡街流量计经过实践的检验随着时间的推移,到了90年代有的已经淘汰,有的面临淘汰,有的得到了迅猛的发展,现阶段市场前景看好,应用ZUI广泛的是压电应力式、电容式,其中压电应力式更为普遍,这种流量计有很多优点,但由于压电应力式是通过力的传递作用来检测旋涡频率,故振动干扰就是个不可忽视的因素,它制约着这种仪表的使用广度,故开发抗振型的压电式涡街又成为生产厂家的重大课题。仪表厂率先获得了成功,从普通型抗振能力为02g提高到2.0g,同时为了满足不同行业特殊介质的测量要求相应推出了隔爆防爆(dnBT4)和本安防爆及耐腐蚀型等各种应力式涡街流量计。
 
2.测量原理及电路构成
2.1原理
在流体中插入柱状物体时,在柱体的两侧将交替产生有规则的旋涡列,称谓“卡门涡街现象”。卡门涡街的频率与流速成正比,可用下式表示
f=Stu/(1-4d/πD)d
式中:f一旋涡频率
v一平均流速
d一柱体流速面宽度
D一管道内经
St一斯特罗哈数,在一定雷诺数范围内是个无量纲常数。
由式可见通过测量涡街频率就可算出流速v,再由v求出体积流量Q。
当旋涡在柱体两便产生时,柱体受到与流向垂直的交变升力的作用,升力的变化频率就是旋涡频率,利用埋设于柱体内的压电元件检测升力的变化,将升力转换为电信号送入转换器,由转换器进行放大和整形,得到频率与流速成比例的方波信号或转换成标准模拟信号。

2.2旋涡信号检测框阳
 
3.双发生体应力式涡街流量计的主要优点
3.1良好的介质适应性和通用性
可以应用于气体,液体,蒸汽和高温、高压、腐蚀及脏污介质的测量,并且介质种类及参数改变时,仪表常数不变,故无须采用实液标定,
换句话说涡街变送器一旦它的结构及几何尺寸确定以后,仪表常数也就确定了。
3.2优良的技术性能
3.2.1量程范围宽:传统仪表的量程比为4:1或6:1,而一般应力式涡街为15:1,双发生体结构可达到30:1,甚至更高,流速下限亦大为延伸。
3.2.2重复性好,精度高。由于采用脉冲传输,无精度损失。
3.2.3高稳定性和可靠性:应力式涡街无可动部件,一次元件又不被介质接触,因而使用可靠性高,寿命长。
3.2.4较好的经济效益:该表结构简单,使用维护方便且维护率低,属节能型仪表,压力损失比其它传统产品小得多,特别是大口径采用插入式结构的涡街表,其压损可忽略不计
3.2.5抗于扰能力强,应力式涡街本身的特点
决定了它抗电磁干扰能力强,若变送器设计优良、工艺先进的话,其抗振性能可大为提高。
 
4.双发生体应力式涡街流量计技术指标
4.1公称通径:Ф25,Ф40,Ф50,Ф80,Ф100,Ф150,Ф200~2000mm,特制可达4000mm。
4.2被测介质;各种低粘度气体、液体、蒸汽,包括腐蚀性介质。
4.3测量范固:雷诺数5×10的3~5×10的6
流速:气体3~70m/s
液体0.3~7.0m/s
4.4工作压力:1.6MPa,2.5MPa,小口径可达4.0MPa
4.5温度;-20℃~+250℃。
4.6:精度:满管式为士1.0%,插入式为士2.5%。
4.7输出信号:脉冲输出
高电平4.2~5.0V占空比约50%
低电平0.7~1.3V
负载电阻大于10k电容小于0.22μf
电流输出:4~20mADC
负载能力:600(电源240VDC情况下
或0~10mADC2k
4.8抗振性能:普通型≤0.2g,(在流速
4m/s情况下测定)
抗振型≤2.0g
4.9材质:一般为1Cr18Ni9Ti,耐腐型为F46
4.10环境湿度:(5~90)%RH,50℃。
 

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