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渦街流量計(jì)抗管道振動(dòng)和流體振動(dòng)問題
振動(dòng)問題是衡量一臺(tái)渦街流量計(jì)工業(yè)應(yīng)用好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。目前,很多工業(yè)用戶之所以對渦街流量計(jì)的應(yīng)用失去信心,在很大程度上是由于振動(dòng)因素影響。工業(yè)中的振動(dòng)是普遍存在的,目前較*的渦街流量計(jì)都有一定的抗振動(dòng)能力,對于一般的工業(yè)振動(dòng)大部分都能消除。一般的工業(yè)振動(dòng)頻率大都在幾赫到幾千赫,渦街流量計(jì)的漩渦頻率正好落在這個(gè)范圍之內(nèi),
本文以電容式、壓電式、超聲波式渦街流量計(jì)為例來說明其抗振性問題。

電容式渦街流量計(jì)抗振動(dòng)問題
電容式渦街流量計(jì)以E + H公司生產(chǎn)的Prowirl70為代表,它采用差動(dòng)開關(guān)電容(DSC)傳感器,用來檢測漩渦壓力脈沖,差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)如圖1所示:
抗管道振動(dòng)和流體振動(dòng)能力:當(dāng)振動(dòng)方向在縱向(順流向)或與漩渦發(fā)生體軸線相平行的方向振動(dòng)時(shí),由振動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力同時(shí)作用在振動(dòng)體及電極上,使振動(dòng)體都在同方向產(chǎn)生撓曲變形,由于設(shè)計(jì)時(shí)保證了振動(dòng)體與電極幾何結(jié)構(gòu)與尺寸相匹配,使它們的變形量*,差動(dòng)信號(hào)輸出為0,從而使這兩個(gè)方向上的振動(dòng)所產(chǎn)生的影響基本消除了。
但是,抗橫向(與漩渦升力方向*)振動(dòng)能力仍然很弱,因?yàn)樵谀骋粫r(shí)刻,往復(fù)振動(dòng)只在一個(gè)方向上對振動(dòng)套筒發(fā)生應(yīng)力,如果振動(dòng)明顯,必然在輸出信號(hào)上迭加振動(dòng)分量,使輸出信號(hào)偏離真實(shí)值。電容式渦街流量計(jì)在頻率范圍為1～500Hz的縱向以及與發(fā)生體軸線相平行的方向的任何振動(dòng)以及高達(dá)1g振動(dòng)加速度沖擊基本能夠消除,所以本流量計(jì)具有二維方向的抗振動(dòng)補(bǔ)償功能。
1.2壓電應(yīng)力式渦街流量計(jì)抗振動(dòng)問題
壓電應(yīng)力式渦街流量計(jì)以YOKOGAWA的YF100E、Rosemount的8800A、F+P的VT/VR型為代表。
吉林天然氣流量計(jì)的抗振動(dòng)設(shè)計(jì)
YOKOGAWA的YF100E采用兩片圓形壓電元件,它們上、下封裝在漩渦發(fā)生體內(nèi)部(不與流體直接接觸),以此來感受漩渦升力和振動(dòng)應(yīng)力。每片壓電元件沿中性面分割成兩個(gè)對稱的半圓,分別處于中性面的兩邊,且極化方向相反。兩片壓電元件采用并聯(lián)方式,每片壓電元件的兩半片組成一個(gè)電極,兩電極從上下兩片極性相反的電荷而引出。三個(gè)不同方向的振動(dòng)力產(chǎn)生的電荷信號(hào)極性如圖2所示:
a振動(dòng)方向與漩渦升力方向相同。此方向上的振動(dòng)噪聲不能*消除。
b振動(dòng)方向與流體方向相同。此方向上的振動(dòng)不能產(chǎn)生噪聲信號(hào)。
c振動(dòng)方向與發(fā)生體軸向平行。此方向上的振動(dòng)不能產(chǎn)生噪聲信號(hào)。
由此可見,YF100E同樣能抗二維振動(dòng)(流動(dòng)方向上及與發(fā)生體軸向平行的方向上),但抗橫向振動(dòng)(升力方向)能力仍然較弱。
1.2.2 F+P的VT/VR抗振動(dòng)設(shè)計(jì)
F+P渦街流量計(jì)采用對稱差動(dòng)傳感器設(shè)計(jì)消除振動(dòng)影響,即用四只壓電敏感元件構(gòu)成渦街傳感器,以安裝法蘭為中心,兩對反并聯(lián)壓電元件封裝在上、下對稱部位,每對壓電元件又以中性面為中心,分置中性面兩側(cè),如圖3,當(dāng)振動(dòng)作用在X方向或Z方向時(shí),四只壓電元件產(chǎn)生電荷相互抵消,如圖4,起到了X方向及Z方向的振動(dòng)補(bǔ)償功能。當(dāng)漩渦升力交替作用在Y方向上時(shí),只有中性面下兩片壓電晶體產(chǎn)生差動(dòng)電荷信號(hào),如圖5,由于兩片壓電片為并聯(lián)方式,所以輸出信號(hào)加倍。
當(dāng)振動(dòng)信號(hào)作用在Y方向時(shí),顯然振動(dòng)信號(hào)迭加到漩渦升力上,此方向的振動(dòng)仍不能克服。
由此可見,此傳感器結(jié)構(gòu)具有抗X方向, Z方向二維振動(dòng)能力,對Y方向的振動(dòng)*力很弱。Rosemount 8800A智能渦街流量計(jì)采用質(zhì)量平衡結(jié)構(gòu)從機(jī)械上消除管道振動(dòng)(或流體振動(dòng))影響,與YF100E相似,它只能克服流動(dòng)方向及與漩渦發(fā)生體相平行方向的振動(dòng),而對升力方向上的振動(dòng)仍然無法*克服。
總之,壓電式渦街流量計(jì)具有二維方向(順流向和漩渦發(fā)生體相平行方向)抗振動(dòng)能力,無論如何,它抗升力方向上的振動(dòng)仍然是很弱的。

可廣泛應(yīng)用各行業(yè)中小口徑管道氣體、液體、蒸汽流量計(jì)量，其表體自帶連接法蘭，在與管道連接時(shí)，將流量計(jì)法蘭與管道法蘭相連接，再用螺栓緊固即可。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
◆可測量天然氣、氣體、液體的體積流量和質(zhì)量流量。
◆可實(shí)現(xiàn)不斷流拆裝傳感器，可實(shí)現(xiàn)放大器與傳感器分離(分離距離15m)。
◆采用消擾電路和抗振傳感頭，渦街流量計(jì)使儀表具有一定抗環(huán)境振動(dòng)性能。
◆壓力損失小，量程范圍寬，范圍度達(dá)10－40倍。
◆無機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，*穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單便于安裝和維護(hù)。
◆可測介質(zhì)溫度達(dá)+350℃(+450℃)。
主要技術(shù)參數(shù)：
1、測量介質(zhì)：液體、一般氣體、天然氣、蒸汽(飽和蒸汽和過熱蒸汽)；
2、測量可能范圍：雷諾數(shù)為5×103～7×106
3、正常測量范圍：雷諾數(shù)為2×104～7×106
4、測量流速范圍：液體0.5～7m/s 氣體4～35mm/s 蒸汽7～70m/s
5、被測流體溫度：-40℃～+300℃
6、被測流體溫度：1.6、4、25MPa
7、準(zhǔn)確度：1級、1.5級、0.5級(通過非線性修整方可達(dá)到0.5級)；
8、重復(fù)性：指示值的0.2%；
9、表體材料：ICr18Ni9Ti；
10、壓力損失：△=1.2×r×V2×10-6 式中：△P-壓力損失 r-被測的流體密度(Kg/m3) v-管內(nèi)平均流速(m/s)
11、環(huán)境溫度：-20℃～+55℃(特殊要求定貨說明)
12、環(huán)境濕度：≤90%RH
13、大氣壓力：86-106KPa
14、外供電源：3.6～224VDC
15、內(nèi)供電源：3～4.5VVDDC
16、工作電源：80/A
17、工作電壓：2.7～3.6v
18、工作頻率：0.1～3000H
19、信號(hào)遠(yuǎn)傳距離：100mm
20、信號(hào)輸出：脈沖輸出(外供電源)電流輸出4～20mADC(兩線制外供24VDC電源)脈沖輸出與電流輸出只能選一種方式。