江苏金思维仪表有限公司

仪表网免费8

收藏

涡街流量计产品分类简述

时间:2017-09-16      阅读:419

1. 分类

涡街流量计可按下述原则分类。
按传感器连接方式分为法兰型和夹装型。
按检测方式分为热敏式、应力式、电容式、应变式、超声式、振动体式、光电式和光纤式等。
按用途分为普通型、防爆型、高温型、耐腐型、低温型、插入式和汽车型等。
按传感器与转换器组成分为一体型和分离型。
按测量原理分为体积流量计、质量流量计。

2. 几种类型产品简介

各类涡街流量计性能比较如表3所示。
 

表3 不同检测方法涡街流量计比较

 

名 称

检测变化量

检测技术

口径/mm

介质温度/oC

范围度

雷诺数范围

简单程度

牢固程度

灵敏度

耐热性

耐振性

耐污能力

应用范围

检测原理

检测元件

热敏式涡街流量计




加热体冷却

热敏元件

25~200

-196~+205

15~30

104~106

×

×

清洁、无腐蚀液体、气体

超声式涡街流量计

声束被调制

*

25~150

-15~+175

30

3×103~106

×

小口径液体、气体

电容式涡街流量计



变 化

压差作用

压差检测

膜片/电容

15~300

-200~+400

30

104~106

×

液体、气体、蒸汽

应力式涡街流量计

压差检测

膜片/压电片

50~200

-18~+205

16

104~106

×

×

液体、气体、蒸汽

振动体式涡街流量计

压差检测

圆盘/电磁

50~200

-268~-48

10~30

5×103~106

×

×

×

极低温液态气体

棱球/电磁

-40~+427

高温蒸汽

光电式涡街流量计

压差检测

反射镜/光电元件

40~80

-10~+50

40

3×103~105

×

×

×

低压常温气体

应变式涡街流量计

升力作用

应变检测

应变元件

50~150

-40~120

15

104~3×106

×

液体

应力式涡街流量计

应力检测

压电元件

15~300

-40~+400

10~20

104~7×106

×

液体、气体、蒸汽

注∶√-较好、△-一般、×-差。
 

 

  以下简介几种类型VSF。

⑴ 应力式VSF

如图9所示,应力式VSF应用检测方式1)~4)(见二、2.),它把检测元件受到的升力以应力形式作用在压电晶体元件上,转换成交变的电荷信号,经 电荷放大、滤波、整形后得到旋涡频率信号。压电传感器响应快、信号强、工艺性好、制造成本低、与测量介质不接触、可靠性高。仪表的工作温度范围宽,现场适 应性强,可靠性较高,它是目前VSF的主要产品类型。


图9 应力式涡街流量计
1-表头组;2-三角柱;3-表体;4-联轴;5-压板;6-探头;7-密封垫;8-接头;
9-密封垫圈;10-螺栓;11-销;12-铭牌;13-圆螺母;14-支架;15-螺栓


但是,它对管道振动较敏感,是其主要缺点,几年来,生产厂家做了大量工作以弥补此缺陷:如对仪表本身结构,检测位置以及信号处理等采取措施;在管道安 装减震方式下功夫;向用户提供选点咨询指导等,已经取得一定的进展,当然如测量对象有较强的振动还是不用为好。

(2)电容式VSF

电容式VSF应用检测方式1)、2),安装在涡街流量传感器中的电容检测元件相当于一个悬臂梁(见图10)。当旋涡产生时,在两侧形成微小的压差,使 振动体绕支点产生微小变形,从而导致一个电容间隙减少(电容量增大),另一个电容间隙增大(电容量下降),通过差分电路检测电容差值。当管道有振动时,不 管振动是何方向,由振动产生的惯性力同时作用在振动体及电极上,使振动体与电极都在同方向上产生变形,由于设计时保证了振动体与电极的几何结构与尺寸相匹 配,使它们的变形量一致,差动信号为零。这就是电容检测元件耐振性能好的原因。虽然由于制造工艺的误差,不可能*消除振动的影响,但大大提高了耐振性 能。试验证明,其耐振性能超过1g。电容式另一个优点是可耐高温达400oC,温度对电容检测元件的影响有两方面:温度使电容间介电常数发生变化和电极的几何尺寸随温度而变,这些导致电容值发生变化,另一方面由于温度升高金属热电子发射造成电容的漏电流增大。试验证明,当温度升高至400oC时无论电容值变化或漏电流增大都未影响仪表的基本性能。


图10 电容式检测元件

  ⑶ 热敏式VSF

热敏式VSF采用检测方式2)、3),如图11所示。旋涡分离引起局部流速变化,改变热敏电阻阻值,恒流电路把桥路电阻变化转换为交变电压信号。这种 仪表检测灵敏度较高,下限流速低,对振动不敏感,可用于清洁、无腐蚀性流体测量。


图11 热敏式涡街流量计
R11,R12-热敏电阻

  ⑷ 超声式VSF

超声式VSF采用检测方式5),如图12所示。由图可见,在管壁上安装二对超声探头T1,R1,T2,R2,探头T1,T2发射高频、连续声信号,声波横穿流体传播。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的调制作用,受调制声波被接收探头R1,R2转换成电信号,经放大、检波、整形后得旋涡信号。仪表有较高检测灵敏度,下限流速较低,但温度对声调制有影响,流场变化及液体中含气泡对测量影响较大,故仪表适用于温度变化小的气体和含气量微小的液体流量测量。


图12 超声式涡街流量传感器

  ⑸ 振动体式VSF

振动体式VSF采用检测方式2),如图13所示。在旋涡发生体轴向开设圆柱形深孔,孔内放置软磁材料制作的轻质空心小球或圆盘(振动体),旋涡分离产 生的差压推动振动体上下运动,位于振动体上方的电磁传感器检测出旋涡频率。它只适用于清洁度较高的流体(如蒸汽),可用于*温(427oC)及极低温(-268oC),这是其特点。


图13 振动体式涡街流量计

  ⑹ 升力式涡街质量流量计

旋涡分离的同时,旋涡发生体受到流体作用的升力,升力F的大小为
F=CLρU2/2                       (5)
式中   CL-旋涡发生体升力系数。
以式(5)除以式(1),经整理后可得质量流量qm
qm=ρU(π/4)D2=πD2Sr/2CLmd×F/f              (6) 
由式(6)可看出,质量流量qm与升力F成正比。图14为原理框图。从压电检测元件取出旋涡信号,经电荷转换器后分两路处理:一路经有源滤波器、施密特整形器和f/V转换器,获得与流速成正比的信号;另一路经放大器、滤波器获得信号幅值与ρU2成正比的信号。这两路信号经除法器运算,获得质量流量。


图14 升力式涡街质量流量计原理框图

  该方法结构简单,但信号幅值与压电元件稳定性、放大器稳定性、现场安装条件、被测介质温度等多种因素有关,测量度难以提高。

⑺ 差压式涡街质量流量计

流体通过旋涡发生体,产生旋涡分离和尾流震荡,部分能量被消耗和转换,在旋涡发生体前后产生压力损失
△p=CDρU2/2                                 (7)
式中   CD-涡街流量传感器阻力系数。
以式(7)除式(1),经整理后得质量流量qm
qm=ρU(π/4)D2=(πD2Sr/2mdCD)(△p/f)             (8)
图15示为差压式涡街质量流量计原理框图,传感器输出与体积流量成正比的频率,差压单元测出旋涡发生体前后特定位置的差压△P,经计算单元计算,获得质量流量qm。选择阻力特性和流量特性俱佳的旋涡发生体,确定取压孔位置,建立CD的数学模型是技术关键。


图15 差压式涡街质量流量计 

 

 
 
上一篇: 金属管浮子流量计的特性 下一篇: 孔板流量计的特点及类型
提示

仪表网采购电话