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  • 2010年上海巨贯工业自动化设备有限公司

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便携式时差、多普勒二合一流量计

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 产品分类

 
 
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涡街流量计分类和各种类型产品简介
 

四、分类与各种类型产品简介


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、插入式和汽车专用型等。
  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
超声换能器
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,不可能完全消除振动的影响,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),可用于极高温(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,测量精确度难以提高。

  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

热门产品:电磁流量计超声波流量计,一体式电磁流量计,分体式电磁流量计,多声道超声波流量计.
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