摘要(yào)：爲克服液(yè)體容積式(shi)流量計的(de)缺陷，在卡(kǎ)門渦🌏街原(yuán)🏃理和💞創新(xin)的基礎上(shang),基于渦街(jie)流量傳感(gǎn)器 的精度(dù)高液體旋(xuán)渦流量計(ji)。實際應用(yòng)表明:該旋(xuán)渦流量計(ji)具有精度(dù)高、量程寬(kuan)及對前後(hòu)直管段要(yào)求低等優(yōu)點，可應用(yòng)于環境苛(kē)刻的計量(liang)場合。
　　液體(tǐ)流量計 主(zhǔ)要以液體(ti)容積式流(liú)量計“爲主(zhu)，如 橢圓齒(chi)輪流量計(jì) 、螺旋轉子(zǐ)流量計及(jí)羅茨流量(liàng)計等,其共(gòng)同點是精(jīng)度較高且(qie)有🙇🏻一對轉(zhuǎn)子，系機械(xiè)式流量計(jì);但量程窄(zhai)、結構複雜(za)、零部件加(jia)工精度高(gāo)、材料成本(ben)高、可動部(bù)件的轉子(zǐ)易磨🥵損、壓(ya)力損失大(da)、易卡滞、不(bú)能計量含(han)顆粒物或(huò)結晶的液(ye)體、不耐高(gao)溫及不能(neng)用蒸汽吹(chuī)掃等缺陷(xian)，因此适用(yong)場合非常(cháng)有限。普通(tong)旋渦流量(liàng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計指渦街(jie)流量計，但(dàn)其精度很(hen)😄難達到一(yī)-級以上,對(duì)前後直管(guan)🌂段等安裝(zhuang)工藝的要(yao)求也較高(gao),而且可測(ce)液體流速(su)較高; 渦輪(lun)流量計 結(jié)構複雜，有(you)轉動的渦(wō)輪轉子和(hé)軸承，對零(líng)部件加工(gong)精度要求(qiu)高,也不耐(nai)高溫,不能(neng)測量易結(jié)晶流體。
　　目(mu)前工業生(sheng)産中對精(jing)度高、安裝(zhuāng)要求低、性(xing)能可靠、适(shì)⚽用範圍廣(guang)的高品質(zhì)流量計的(de)需求越來(lai)越多。爲克(kè)服液體容(róng)積式流量(liang)計的缺陷(xiàn),在卡門渦(wo)街原理和(he)技術創新(xīn)的基礎上(shang)，研制基于(yu)渦街流量(liàng)傳感器的(de)液體旋渦(wo)流量計。
1液(yè)體旋渦流(liu)量計①
1.1計量(liàng)原理
　　液體(tǐ)旋渦流量(liang)計的基本(ben)結構如圖(tu)1所示。測量(liàng)管表體🥵的(de)😄剖㊙️視圖如(rú)圖2所示，可(kě)見其爲三(san)段式結構(gou)。
 
　　測量(liàng)管表體與(yǔ)流體輸送(song)管相連，流(liú)體流入測(ce)量管表體(tǐ),通過旋渦(wō)發生體的(de)流體分散(san)6處沿偏角(jiǎo)的葉片向(xiàng)前流動,并(bìng)産生繞管(guan)道中心軸(zhóu)旋轉的脈(mo)動旋🏒渦流(liú)繼續流動(dòng),随着縮口(kǒu)段的減小(xiǎo)，脈動旋渦(wō)流的流速(su)越來越大(da)，到達⛷️直管(guan)段時🔞流速(su)最大，并經(jīng)直管段的(de)二次整流(liu)後脈動流(liú)最強、最穩(wen)定，且環.繞(rào)管壁💛處的(de)流速最大(da)🈲;此時插入(rù)安裝在直(zhí)管段的旋(xuan)渦檢❤️測傳(chuan)感器檢測(ce)到🙇🏻旋渦流(liú)的脈動頻(pín)率，該脈動(dòng)頻率和流(liu)體流速成(chéng)良好的線(xiàn)性關系，旋(xuan)渦檢🏃🏻‍♂️測傳(chuán)感器輸出(chu)相應🌈頻率(lǜ)的電信✍️号(hào)到信号處(chu)理與 積算(suan)顯示儀 後(hou)進行信号(hao)處理并準(zhun)确計算出(chu)流體流量(liàng);計量過🌏的(de)旋渦流經(jing)消旋器消(xiāo)旋整流成(chéng)無旋渦的(de)流體流往(wang)下遊管道(dào)。
1.2旋渦發生(sheng)體
　　旋渦發(fa)生體的不(bú)同于三角(jiao)柱或梯形(xing)柱田渦街(jiē)旋渦發生(shēng)體,它是在(zài)-一個小直(zhí)徑圓柱體(tǐ)上圓周螺(luó)旋分布🛀安(an)裝6個直🚩葉(ye)片,6個直葉(ye)片沿圓周(zhou)均勻分布(bu)且與中心(xin)軸呈40°偏角(jiao)。這種特殊(shu)結構的旋(xuan)渦發生體(ti)既是旋渦(wō)流的發生(sheng)體，又具有(yǒu)流動調整(zhěng)器的作用(yòng),因此經過(guò)該旋渦發(fā)生體産生(shēng)的旋渦流(liú)場更穩定(dìng)、更強，旋渦(wo)流對安裝(zhuang)在後面的(de)流量傳感(gan)器作用力(lì)也更大,有(you)利于流量(liàng)☁️信号的💋檢(jiǎn)測，也從根(gen)本上保證(zheng)了流量計(jì)具有良好(hao)的重複性(xing)”;此特征也(yě)🛀🏻是作爲液(yè)體旋渦流(liú)量計的首(shou)要和必要(yào)條件;該結(jié)構特點也(yě)使㊙️該流量(liàng)計不僅對(duì)安裝工🛀🏻藝(yì)要求低，特(tè)别是對前(qian)後🐉直管段(duàn)長度的要(yao)求更低(前(qián)直管段3D~5D,後(hòu)直管段1D~2D),而(er)且可以抑(yì)制上遊脈(mo)動流、紊🌏流(liú)0、管🈲道振動(dong)和流體氣(qì)穴的幹擾(rǎo),這是渦街(jie)流量計與(yǔ)其他速度(du)式流量計(ji)所不具備(bèi)的。另外,該(gāi)部件整體(tǐ)采用不鏽(xiu)鋼材料，可(ke)耐🤟高溫耐(nai)腐蝕。
1.3測量(liang)管表體
　　測(ce)量管表體(ti)是具有特(tè)殊結構和(he)尺寸的三(sān)段式直通(tong)管，全部采(cǎi)用不鏽鋼(gāng)制成;表體(ti)内通道形(xíng)狀像經✔️典(diǎn)的✂️文丘⭕裏(lǐ)管,但與其(qi)作用有本(ben)質區别，此(cǐ)處結構🌍不(bu)同于文丘(qiu)裏管獲得(de)上下遊🆚符(fú)合特定函(hán)數規律的(de)壓差參數(shu)，而是獲得(dé)一個适度(dù)的壓差🛀🏻和(he)流體的加(jiā)速作用，起(qi)到對旋渦(wo)流♻️體二次(ci)整流的作(zuò)用，二次整(zhěng)流過的旋(xuán)渦流脈動(dòng)更強,旋🌈渦(wo)傳感器就(jiu)是🏃‍♂️檢測此(ci)時的旋渦(wō)流脈🐕動。另(ling)外，此三段(duàn)式流體通(tōng)道的壓損(sun)較小,對流(liú)量計的❤️流(liú)量特性曲(qu)線有調整(zheng)功能，在結(jié)合大量實(shí)驗數據的(de)基礎上優(you)化計算出(chū)一🔞套尺✏️寸(cun)參數，按此(ci)尺寸設計(jì)的🥵流量計(ji)在較寬🆚的(de)流量範圍(wei)仍具有很(hěn)高的線性(xìng)度,這個特(tè)征是作爲(wei)流量計能(neng)保證的關(guan)鍵;直管段(duan)部🐉分的直(zhi)✊徑比參數(shu)的設計👉值(zhí)大于0.7,從🏃‍♀️而(ér)在滿足精(jing)度要求的(de)同時實現(xian)流通截💚面(miàn)最大化，從(cóng)根本.上減(jiǎn)小工作時(shi)的壓損，後(hou)期實驗驗(yàn)證壓損僅(jin)爲同口徑(jing)容積式流(liu)量計的20%~30%，節(jie)能效果明(míng)顯;該設計(ji)也保證了(le)整個流體(tǐ)管道内🍉光(guāng)滑流線✍️無(wu)死角,不會(hui)造成堵塞(sai)及介質㊙️留(liú)存等現象(xiang),可用于易(yì)結晶、含顆(ke)粒物、非💚潔(jie)淨液體或(huò)具有👣衛生(shēng)潔淨要求(qiú)的液體計(jì)量。
1.4旋渦檢(jian)測傳感器(qi)
　　(簡稱傳感(gan)器),該傳感(gǎn)器采用高(gao)溫铌酸锂(li)壓電晶體(ti)技術040、探頭(tou)内腔無填(tián)充材料結(jie)構、抽真空(kong)全氩弧焊(hàn)接密封技(ji)術及剛性(xing)的金屬铠(kai)裝導線等(děng)新材料和(he)🏃🏻‍♂️新工藝技(ji)術制成;探(tàn)頭‼️也采用(yòng)不鏽鋼材(cái)料制成。該(gai)傳感器具(ju)備通用性(xing)、耐高溫、抗(kàng)振性強和(he)信噪比高(gāo)的特點，既(jì)可用于渦(wō)街流量計(jì)又可用☔于(yú)本流量計(ji)。旋渦檢測(cè)傳感器内(nei)部封裝的(de)壓電晶體(ti)爲居裏點(dian)溫度在1200℃的(de)铌酸锂單(dān)晶體,從根(gēn)本上保證(zheng)了傳感器(qi)耐高溫400℃的(de)性能;采用(yong)💋内部無填(tián)充結構⭐、封(fēng)裝工藝和(hé)🙇🏻剛性铠裝(zhuang)導線結構(gòu)形✉️式，保證(zheng)了傳感器(qi)具有很高(gao)的信噪比(bi)和抗振性(xìng)。該設🤩計也(ye)是本課題(tí)⛹🏻‍♀️的基礎所(suǒ)在，采用渦(wo)街流量傳(chuán)感器配套(tào)方案使得(de)該流量計(ji)保留了渦(wō)街流量計(ji)全部的優(yōu)點。
1.5信号處(chu)理和流量(liang)積算儀
　　由(yóu)于流量傳(chuán)感器采用(yong)了壓電式(shì)渦街流量(liang)傳感器，所(suǒ)以信号變(bian)送器、流量(liang)計積算儀(yí)和 渦街流(liu)量計 的設(she)計相同。由(you)信号處理(li)和流量積(jī)算儀組成(chéng)的電氣系(xì)統結構框(kuang)圖如圖3所(suo)示。
 
　　渦街流(liu)量傳感器(qi)輸出的電(diàn)荷信号經(jīng)電荷放大(da)器轉換爲(wei)電壓信号(hao),再通過電(diàn)壓放大器(qì)、低通濾波(bo)器📧和電壓(yā)跟随器的(de)濾波放大(da)與整形後(hou)輸出脈沖(chòng)信💔号進入(ru)單片機;單(dan)片機采用(yong)16位超低功(gōng)🔴耗MSP430s系列芯(xin)片,使得該(gāi)流量計具(ju)有雙電源(yuan)供電功能(néng),輸🔴出信号(hào)有三線制(zhì)脈沖、兩/三(san)線制4~20mA電流(liu)兩種,還具(jù)有RS485通信功(gong)能等,充分(fen)滿足🈲各種(zhong)工業計量(liang)場合的需(xu)求。
2測試與(yu)應用
　　評定(ding)流量計性(xìng)能指标主(zhu)要有4個參(cān)數:K系數、量(liàng)程比、重複(fú)性和精度(du)等級。其中(zhōng),K系數是指(zhi)一個測量(liang)周期内,流(liu)量計輸出(chu)的脈沖數(shu)與流過流(liu)量計的相(xiàng)應流體總(zong)體積之比(bǐ),每台流量(liang)計都.有一(yi)個對應的(de)平均K系數(shu),一般🥵都是(shì)通過實流(liu)标定得出(chū)的;量🐅程比(bi)是指流量(liàng)計可測最(zui)大流量值(zhí)與最小流(liu)量值的比(bǐ)值;重複性(xing)是指在相(xiang)同測量條(tiáo)件下,重複(fú)測量同一(yi)個被測量(liang),測量儀器(qì)提💋供相近(jin)示值的能(neng)♍力;精度等(děng)級是指🌈符(fu)合一定的(de)計量要求(qiú)，使誤差保(bǎo)持在規定(dìng)極限以内(nèi)的測💞量儀(yi)器的等别(bie)或級别。
　　根(gen)據上述測(cè)試性能指(zhǐ)标，對該方(fāng)案研制的(de)DN25mm、DN32mm和DN50mm共3種口(kǒu)徑的樣機(jī)一批共10台(tai)進行測試(shi)，10台樣機啓(qǐ)停質量✍️法(fǎ)水流量标(biao)準裝置上(shang)全部通過(guò)0.5級合格檢(jian)定,特别是(shì)重複㊙️性指(zhǐ)标，全部優(you)于0.1%。其中🏃🏻‍♂️一(yī)台DN25mm口徑樣(yàng)機的标定(dìng)結果見表(biǎo)1,其量程比(bǐ)達15:I,最小流(liu)速測到🐅0.28m/s,量(liàng)程範圍明(míng)顯高于同(tóng)口徑的各(gè)種容積式(shi)流量計,精(jīng)度等級高(gao)于渦街流(liu)量計等其(qi)他普通⛷️速(sù)度式流量(liàng)計。
 
　　2014年，國内(nei)某核電站(zhan)定制了一(yī)台DN25mm口徑液(ye)體旋渦流(liú)量🌐計，用于(yu)計量含結(jié)晶和顆粒(li)物的核廢(fèi)液,經用戶(hu)現場标🌈定(dìng)其精度等(děng)級達到0.4;另(ling)一化工企(qǐ)業用戶的(de)一台DN25mm口徑(jing)液體旋渦(wo)流量計,用(yòng)于計量150℃下(xià)⛱️的甲基鄰(lín)苯二铵有(you)機液流量(liàng),介質粘度(du)150mPa.s,用戶現場(chang)實.流标定(ding)其精度等(deng)級達到0.5級(jí)。
3結束語
　　設(shè)計的基于(yú)渦街流量(liàng)傳感器的(de)液體旋渦(wō)流量計吸(xī)收了容積(ji)💜式流量計(jì)、渦街流量(liàng)計及文丘(qiū)裏管流量(liang)計等多種(zhong)技術或性(xing)能的優點(diǎn),該流量計(jì)所采用的(de)關鍵部件(jian)一通用渦(wō)街流量♋傳(chuan)感器技術(shù)已獲國家(jiā)專利授權(quán),整機技📱術(shu)可測液體(tǐ)旋渦流量(liàng)計也已獲(huò)國家專利(li)0，是結構簡(jiǎn).單、整機零(ling)部件少、制(zhì)造成本低(di)和機電一(yī)體智能化(huà)的液體💁流(liú)量計，樣機(ji)測🙇‍♀️試和用(yong)戶的實際(jì)應.用都證(zheng)實其測量(liang)精度較高(gāo)。該流量計(jì)還适用于(yu)有特殊要(yao)求的計量(liang)場合📞。  

以上(shàng)内容源于(yu)網絡，如有(yǒu)侵權聯系(xì)即删除!