摘要:傳(chuan)統的渦(wo)街流量(liàng)計 對管(guǎn)徑雷諾(nuo)數Rep<104時的(de)流量不(bú)能測量(liang),且儀表(biao)的耐展(zhan)性差,遇(yu)到安裝(zhuāng)地點晨(chén)動或管(guan)道振動(dòng)的場合(he),則測量(liang)結🧡果經(jing)常失真(zhen)，不能保(bǎo)證準确(què),并且儀(yi)表的安(an)裝條件(jian)苛🧑🏽‍🤝‍🧑🏻刻。文(wen)中介紹(shao)了基于(yú)電磁檢(jian)測法的(de)電礅渦(wō)街流量(liàng)計的原(yuán)理、設計(jì)及如何(he)🙇🏻克服上(shàng)述缺點(diǎn)的舉✂️措(cuo)。
　　自從1969年(nián)第一台(tái)渦街流(liú)量計問(wèn)世以來(lai),由于可(kě)以測🚶量(liang)氣體、液(yè)體和蒸(zhēng)汽的流(liu)量,而且(qiě)結構簡(jian)單、範圍(wei)度寬、壓(ya)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼力損失(shi)低、輸出(chū)信号和(he)流量呈(chéng)線性關(guan)系、價格(ge)适中,使(shǐ)❄️得渦街(jie)流量計(ji)的發展(zhan)異常迅(xun)🧡速,市場(chang)占有率(lǜ)上升到(dao)⁉️流量儀(yi)表的10%以(yǐ)上。渦街(jie)流量計(jì)🤟在工業(yè)應用中(zhong)仍然存(cún)在以下(xia)問題:
(1)抗(kàng)幹擾性(xing)差,尤其(qi)對管道(dao)振動敏(mǐn)感,影響(xiang)測量結(jié)果;
(2)渦街(jiē)流量計(jì)是速度(dù)式儀表(biao),流體在(zai)管道流(liú)動時的(de)分👅布畸(jī)變會影(yǐng)響漩渦(wō)的形式(shì)，要求在(zai)流量計(ji)的上遊(you)至少安(an)㊙️裝10D(D爲管(guǎn)道直徑(jing)㊙️)長度的(de)直管段(duan)，下遊則(ze)有☂️5D的直(zhí)管段;
(3)測(ce)量時,被(bèi)測流體(tǐ)必須滿(mǎn)足Rep≥2X104才能(néng)産生穩(wěn)定的漩(xuán)禍👅。
1測量(liàng)原理
　　如(ru)圖1所示(shì)，電磁渦(wō)街流量(liang)計由二(er)部分組(zu)成:轉換(huàn)顯示🔞電(diàn)路(上部(bù))和流量(liàng)傳感器(qì)(下部)。流(liú)量傳感(gǎn)器主要(yao)🛀🏻由漩渦(wo)發生體(tǐ)🎯、信号電(diàn)極、永久(jiǔ)磁鐵、殼(ké)體組成(cheng)。渦街流(liu)量傳感(gan)器的工(gōng)作原理(li)如圖2所(suo)示。
　　被測(cè)流體流(liu)經漩渦(wo)發生體(tǐ)時，當流(liu)量增大(da)到一定(ding)程度時(shi),流體會(hui)在漩渦(wo)發生體(tǐ)兩側産(chǎn)生交替(tì)變化的(de)兩列漩(xuán)💁渦。當兩(liang)列漩渦(wo)的距離(lí)h滿足公(gōng)式h=1.3b時,産(chǎn)生的漩(xuán)渦是穩(wen)定的。單(dan)列漩渦(wō)的頻率(lü)和流體(tǐ)流速之(zhi)🚶‍♀️間呈下(xià)列關系(xì):
 
　　式中,v1爲(wei)漩渦發(fa)生體兩(liang)側平均(jun)流速,m/s;b爲(wei)漩渦發(fa)生體迎(ying)流面的(de)最📞大寬(kuān)度,m;St爲斯(si)特勞哈(hā)爾數,當(dāng)雷諾數(shu)ReD≥2X104,漩渦發(fā)生體和(hé)管徑尺(chǐ)寸确定(ding)後,是一(yī)常數。将(jiāng)式(1)整理(lǐ)💜得
 
　　當渦(wō)街流量(liang)計的柱(zhù)寬比b/D=0.28時(shi)，經計算(suàn)漩渦發(fā)生體兩(liang)側的流(liu)🛀通面積(jī)S1爲
 
　　由式(shi)(4)知，對于(yu)已确定(dìng)口徑的(de)流量計(jì),b、D固定。在(zai)一定的(de)流量☔範(fan)圍🈲内St是(shi)常數,所(suǒ)以K爲一(yi)常數;則(ze)單列漩(xuán)渦的頻(pin)率ƒ和流(liu)量qv成👨‍❤️‍👨正(zhèng)比📞，隻要(yao)檢測出(chu)漩渦的(de)頻率數(shu)就可以(yǐ)知道被(bei)測流體(tǐ)的流量(liang)大小。
　　由(you)圖1可以(yi)看出,在(zai)滿渦發(fā)生體的(de)下遊有(yǒu)--處在磁(cí)場中心(xīn)的電極(jí),振動漩(xuan)渦列向(xiàng)下遊移(yí)動時作(zuò)用于信(xin)号電極(jí)上,使信(xin)号電極(ji)産生和(hé)漩渦頻(pin)率相同(tong)頻率的(de)振動。由(yóu)電磁🏃🏻‍♂️感(gan)應定律(lǜ),信号電(dian)極在磁(ci)場中作(zuò)切割磁(ci)力線運(yun)動,信号(hào)電極會(hui)産生感(gan)應電動(dòng)勢。
 
　　式中(zhong),Ex爲感應(yīng)電動勢(shi),V;B爲磁感(gan)應強度(dù),T;d爲信号(hào)電極直(zhí)徑💋,m;V2爲🔞信(xìn)号電極(ji)切割磁(cí)力線速(su)度,m/s。
　　流體(tǐ)流經漩(xuan)渦發生(sheng)體産生(sheng)交替變(biàn)化的遊(you)渦,湔渦(wo)作用于(yú)信号電(diàn)極.上産(chǎn)生感應(ying)電勢Er,其(qí)極性也(yě)随漩渦(wō)的交替(tì)♊變化💔而(er)變化,Ex變(bian)化頻率(lü)就是漩(xuán)渦的頻(pin)率。因此(cǐ),隻要測(ce)出⁉️信号(hao)電極輸(shū)出的感(gan)應電勢(shi)Ex,就可知(zhi)道流體(ti)的體積(jī)流量qv。
2傳(chuan)感器的(de)研制
2.1傳(chuan)感器殼(ké)體設計(ji)
(1)采用了(le)漸縮測(ce)量導管(guan)經一角(jiao)度漸縮(suo)爲管道(dao)直徑的(de)4/5,傳👈感器(qì)本體經(jing)這樣設(shè)計後,在(zai)流量不(bú)變的條(tiáo)件下，流(liú)過傳🐉感(gan)器💁的流(liu)速增加(jia),管徑雷(lei)諾數Re增(zēng)加，解決(jué)♍了拓寬(kuan)測量下(xia)限的矛(máo)盾。從流(liu)體的連(lian)續性方(fāng)程可🈚得(de)
 
　　式中,S爲(wei)管道内(nèi)截面積(ji)，m2;v爲流經(jing)管道内(nèi)截面的(de)平均🙇🏻流(liú)速，m/s;S1爲流(liú)體流經(jīng)有漸縮(suo)測量導(dǎo)管的漩(xuan)渦發生(sheng)體處的(de)流通截(jie)面積,m2則(zé)
 
　　上式說(shuo)明，流經(jing)傳感器(qi)的流體(tǐ),流速大(da)大增加(jiā)了,在被(bèi)🙇‍♀️測量流(liu)體的其(qi)它條件(jiàn)不變的(de)條件下(xià)。管徑雷(lei)諾數數(shù)值有很(hěn)大的改(gǎi)變,經過(guo)計算可(kě)将流體(tǐ)的雷諾(nuò)數下限(xiàn)從2X104降到(dào)2080,從而大(dà)大加寬(kuan)了電磁(ci)渦街流(liu)量計⭐的(de)量程比(bǐ)。經現場(chǎng)實驗,電(diàn)磁渦街(jiē)流量計(jì)的量程(cheng)比🈲爲25:1。
(2)電(dian)磁渦街(jie)流量傳(chuan)感器的(de)漩渦發(fa)生體在(zai)三角柱(zhù)的基礎(chu)上🌍做了(le)改進，将(jiāng)漩渦發(fa)生體迎(yíng)流面、背(bèi)流面設(she)計成和(hé)梯形柱(zhù)具有相(xiang)同外接(jiē)圓的圓(yuan)柱面。漩(xuán)渦發生(shēng)體的迎(yíng)流面✂️設(she)計成圓(yuán)柱面，從(cóng)而具有(yǒu)圓柱型(xíng)漩渦發(fā)生體St較(jiào)大的優(yōu)點,在管(guan)徑和迎(yíng)流面寬(kuān)度相同(tóng)的條件(jian)下，流過(guò)相同體(tǐ)積✌️的流(liu)體時,漩(xuan)渦發生(shēng)體可以(yǐ)産生更(gèng)多的漩(xuán)禍，使渦(wō)街流♍量(liang)計可以(yǐ)測量比(bǐ)較👨‍❤️‍👨小的(de)流量,拓(tuò)寬了流(liu)量測量(liàng)下限。
　　渦(wo)街流量(liang)計是速(sù)度式流(liu)量計,它(tā)是以測(ce)量流體(tǐ)流經管(guǎn)道♍的平(ping)均流速(su)爲測量(liang)依據的(de)儀表。當(dāng)流體流(liu)經漩渦(wō)發生體(ti)時，産生(sheng)的✂️漩渦(wo)容易受(shòu)到傳感(gǎn)器上📱遊(you)側局部(bù)阻力件(jiàn)的影響(xiang),尤其是(shi)流體流(liú)經管道(dào)産❌生分(fèn)布型畸(jī)變時，産(chǎn)生的謙(qian)渦🔞質量(liang)将受到(dao)破壞，因(yin)♈此安裝(zhuāng)渦街流(liu)量計時(shi)，上☎️遊側(ce)至少要(yào)有10D長度(du)的直管(guǎn)段(一般(ban)爲20D直🏃🏻管(guan)段長度(du)),下遊側(cè)要有5D長(zhang)度的🏃‍♂️直(zhi)管🛀🏻段。電(dian)磁渦街(jie)流量計(ji)本體㊙️經(jing)過上述(shù)🌈巧妙設(shè)計後,可(ke)将上遊(you)側直管(guǎn)段長⭕度(dù)要求縮(suō)短到6D,下(xia)💞遊側直(zhi)管段長(zhang)度3D。
2.2轉換(huàn)電路設(shè)計
　　電磁(cí)渦街流(liú)量計的(de)轉換電(dian)路的任(ren)務是把(ba)流量傳(chuán)感器輸(shu)出的感(gan)應電動(dong)勢信号(hào)轉換成(chéng)瞬時流(liu)量、累積(jī)流㊙️量和(hé)标準頻(pín)率信号(hao)🌈輸出。電(dian)磁檢測(ce)的渦街(jiē)流量計(jì)轉換電(dian)路結構(gou)框圖如(ru)圖3所示(shì)。
 
　　轉換電(dian)路工作(zuo)過程是(shi):被測流(liu)體流經(jing)電磁流(liu)量傳感(gǎn)器,産📧生(sheng)漩👉渦,交(jiao)替變化(hua)的漩渦(wo)推動信(xìn)号電極(jí)在磁場(chǎng)中切割(ge)磁力線(xiàn)🌈,從而産(chǎn)生感應(yīng)電勢Ex,微(wēi)弱的感(gan)☎️應電勢(shi)信号Ex經(jing)✂️前置放(fang)大、交流(liú)放大和(hé)低通濾(lǜ)波,然🔴後(hou)由施密(mi)特獨發(fā)器整形(xing)爲标準(zhǔn)頻率脈(mo)沖,此信(xin)号進入(ru)微處理(li)器CPU,進行(hang)各種運(yun)算,再經(jing)液晶顯(xian)示器顯(xian)🔞示瞬時(shí)流量、累(lèi)積流量(liàng)等。爲防(fang)止儀表(biǎo)掉電，在(zai)電路中(zhōng)設計了(le)掉電保(bǎo)護裝置(zhi)。爲降低(di)功耗,提(ti)高轉換(huàn)電路的(de)抗幹擾(rǎo)功能,轉(zhuǎn)換電路(lu)所有的(de)集成電(diàn)路均采(cai)用微功(gōng)耗器件(jiàn)[2],電源采(cǎi)用電池(chí)🌂供電,使(shǐ)得儀表(biǎo)✔️小巧♊美(měi)觀。其主(zhu)要特點(diǎn)👄是:
(1)采用(yòng)電磁檢(jian)測漩渦(wo)的頻率(lü),避開了(le)檢測漩(xuán)禍升力(li)的方法(fa),耐振動(dòng)性好,消(xiao)除了三(sān)維方向(xiang)上的振(zhen)動幹擾(rao)，現場實(shí)驗也充(chong)分證明(míng)了這一(yi)優點。
(2)電(diàn)磁渦街(jiē)流量傳(chuan)感器的(de)激磁裝(zhuang)置采用(yong)永久磁(cí)鐵。轉❓換(huàn)電路由(yóu)于采用(yong)了一系(xi)列的低(dī)功耗設(she)計方法(fa),因而可(kě)采用電(dian)池供電(diàn),不需要(yào)交流電(dian)源,直接(jiē)消除了(le)因交🏃‍♂️流(liu)供電而(ér)引入的(de)工頻幹(gàn)擾，抗幹(gàn)擾能力(li)強。
3應用(yòng)
　　由于電(dian)磁法檢(jian)測漩渦(wō)頻率的(de)電磁渦(wo)街流量(liàng)計具🤞有(you)💘範⛱️圍度(du)寬🌈、耗電(dian)少、壽命(ming)長、抗振(zhen)性好、安(ān)裝條件(jiàn)要求寬(kuān)松的優(you)點，因而(ér)應用範(fàn)圍比較(jiào)廣。現已(yi)經研推(tui)出DN15一DN200系(xì)列，DN40的測(cè)☂️量精度(du)可達0.8%，可(kě)用于測(ce)⭐量大部(bu)分的氣(qi)體、液體(tǐ)流量，适(shì)用于.複(fú)雜的化(huà)工生産(chan)環境,适(shì)用溫度(du)範圍可(kě)達-40℃~250℃,可以(yi)準确測(cè)量雷諾(nuo)數大于(yú)3000的液體(tǐ)📧流量。本(běn)流量🈲計(jì)屬于無(wú)空洞設(shè)計,具有(yǒu)避免肮(ang)🈲髒介質(zhì)堵塞的(de)優點,适(shi)用于污(wū)水的測(cè)量。在通(tōng)訊方面(mian),本流量(liang)計采用(yong)了HART通訊(xùn)🏃‍♂️協議，可(kě)進行遠(yuan)程通訊(xun)。

本文來(lái)源于網(wǎng)絡,如有(you)侵權聯(lian)系即删(shan)除！