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正丁烷流量计根据检测旋涡列频率的方法可分为热敏式、超声式、电容式、应力式、振动体式、光电与光纤式、应变式、应力式、磁电式等类型;根据传感器结构可分为管道式、插入式两大类;根据连接方式可分为法兰连接式、法兰夹装式等;根据检测旋涡频率的方式可分为直接导压法(直接检测发生体两侧差压)、体内开孔导压法(旋涡发生体上开导压孔检测发生体两侧差压)、交变环流法(检测旋涡发生体周围交变环流)、交变差压法(检测旋涡发生体背面交变差压)、尾流法(检测尾流旋涡列)等五种;根据应用用途可分为防爆型、高温型、极低温型、耐腐蚀型、汽车专用型、自动控制系统专用型、质量型等;根据插入式正丁烷流量计的连接方式可分为外螺纹管式、内螺纹球阀式、法兰式、法兰带球阀式等。
传感器。传感器用于检测旋涡信号频率。旋涡检测方法主要分两大类:
检测旋涡发生体上受力的变化频率(受力检测)。例如,应力、应变、电容、电磁等。
检测旋涡发生体附近流动的变化频率(流速检测)。例如,热敏、超声、光电、光纤等。
转换器。转换器用于将传感器检测的旋涡信号放大、滤波、整形等,并输出与流体流量成正比的脉冲信号或标准电流信号。转换器电路框图如图所示。
不同检测方法所配置的前置放大器不同,而低频滤波、整形、D/ A转换等电路则基本相同。
热丝式正丁烷流量计。采用铂电阻检测旋涡发生体的温度变化,其前置放大器电路示意图见图2-34.发生体温度变化时,安装在发生体内的铂电阻温度因流体流动而降低,电桥输出经放大器放大后送滤波器.由于采用圆柱体旋涡发生体,信号稳定性差,已较少采用。
热敏式正丁烷流量计。采用安装在三角形旋涡发生体两侧排列的两个负温度系数热敏电阻检测发生体温度变化。流体流过热敏电阻,使温度下降。其前置放大电路为恒流放大器。
由于采用两个热敏电阻粘贴在三角形发生体两侧,因此,热敏电阻分置于电桥的两个桥臂。
在低雷诺数应用场合有较好计量特性,对振动不敏感,但因热敏电阻热滞后较大,不适用于小口径、脏污流体流量检测。
应变式正丁烷流量计。采用应变片检测旋涡发生体两侧应力变化。半导体应变片将应力变化线性转换为电阻变化,用恒流放大电路检测电阻变化。电阻应变片灵敏度高,体积小,分辨率高,但热稳定性差,为提高应变力和降低流体温度变化影响,只适用于大口径管道液体流量测量。
电容式正丁烷流量计。将旋涡发生体的悬臂梁作为电容的一个电极,另两个电容电极在发生体两侧,由开孔导压,当流体流过发生体产生旋涡时,造成两侧压力变化,并使电容值差动变化,经差动电容电桥检测及调谐振动放大电路放大。由于振动造成两侧同方向变形,
差动信号为零,因此,电容式正丁烷流量计有较高抗振动能力,它的耐热性好,适合高温(400℃)和低温(-200℃)应用。但导压孔易堵塞,不宜用于脏污流体流量测量。
应力式正丁烷流量计。利用压电效应,将压电晶体或压电陶瓷上旋涡产生的应力变化转换为交变的电荷变化,经电荷放大器对信号放大处理,获得频率信号或电流信号等。该类正丁烷流量计具有响应速度快、信号强、成本低、不与测量流体接触、工作温度范围宽、可靠性高等特点,但对管道振动较敏感,抗电磁*力较差。
振动体式正丁烷流量计。当旋涡发生时,发生体内轴向深孔内的软磁性轻质空心小球或圆盘随差压变化而上下运动,并切割磁力线产生感应电动势,被发生体上部的电磁传感器检测、放大等。由于安装在深孔内的软磁体上下运动,因此,要求被测流体必须清洁度*,例如,用于蒸汽等流体测量。
光电(光纤)式正丁烷流量计。分光电反射式、激光检测式和光纤检测式等三类。它具有灵敏度高、范围度宽、抗电磁*力强等特点,但易受振动影响,耐脏污性差。
光电反射式正丁烷流量计利用发光二极管发出光,经发射镜反射,为光电二极管接收。旋涡的交变差压信号经可绕的拉紧带转换为反射镜的摆动,使反射角度变化
到的光信号也发生变化,光电信号变化的频率等于涡街信号的频率。
激光检测式正丁烷流量计用激光发出的激光,从发生体下游穿过流体,交变的旋涡引起激光发生折射,激光被光电二极管接收,经傅里叶变换,获得旋涡频率。
光纤检测式正丁烷流量计用光纤作为旋涡发生体,流体通过它时,拉紧的光纤交替产生旋涡脱落,光纤的振动频率等于旋涡频率。
超声式正丁烷流量计。常用于尾流检测。发生体下游管壁安装两对超声传感器,如图所示。超声发送器S1, S2发出连续高频声信号,它们穿过流体.当旋涡通过声束时,每一对旋转方向相反的旋涡对声波产生一个周期调制作用。调制后的信号被对侧的接收器接收,经放大、检波、整形后获得旋涡信号.信号的调制方法有调幅和调相两种.因调相调制的性能较好,而获得应用。超声式正丁烷流量计的雷诺数下限低、对电磁干扰和振动不敏滋,但对温度和流场变化敏感,不能用于含有气泡等杂质的液体流量侧量,适用于温度变化不大的气体或含微量七宝的液体流量测量。插入式超声正丁烷流量计可用于大口径流量测量。