關于渦街流量計用于測量不同介質中電路參數的設置,也是很多小伙伴關心的問題之一,關于這個問題,下面給大家淺析一下,供大家參考,希望對大家的工作和學習有所幫助。
渦流振動現象在測量中的應用研究始于1950年代。到1980年代,基于不同檢測方法的渦街流量計發展非常迅速,現在已被納入通用流量計列表中。
渦街流量計投入使用前,有必要根據所測量的液體或氣體介質選擇相應的標定系統,以確定儀表系數,測量范圍,精度和電路參數。針對DN300渦街流量計在液體介質中的應用,我們選擇了三套渦街流量計送往開封國家水質流量計站進行校準,確定了它們的儀表系數,測量范圍和電路參數。
1工作原理
渦街流量計是根據Karman渦流原理開發的流體振蕩流量計。當將具有非流線型截面的圓柱形物體插入流動的液體中時,在圓柱體后部的兩側將產生兩排交錯的渦流,如圖1所示。渦流分離的頻率與流速與圓柱體的寬度成反比,可以用公式(1)表示:
F = St * U / d ...公式(1)
類型:
F:渦旋分離頻率
ST:Strauhal數(常數的無窮大)
U:氣缸側面的流速
D:汽缸頂流表面的寬度
從等式(1)可以看出,可以通過測量渦流的分離頻率來測量流體速度,然后可以從該速度計算出體積流量,從而得到等式(2)。
F = Q x K ...公式(2)
類型:
K:儀器系數M-3。
問:體積流量(m3 / h)
渦街流量計的電路放大并整形由壓電晶體元件(傳感器)檢測到的渦流分離頻率。通過頻率信號輸出,或進一步變換成與流量成正比的4〜20mDC信號輸出,如圖2所示。
2預期目標
這是DN300渦街流量計的首次校準,我們已經制定了以下目標
(1)按7:1的量程比,精度等級為1.0,重復性低于指標校準合格的0.3%;
(2)獲取水質標定中電路參數的設定值;
(3)在量程比為7:1且精度等級為1.0的條件下,通過調整電路參數可以找到下限流量盡可能低的狀態。
3.分析與調整
3.1中小口徑渦街流量計水質標定
數據如表1所示。
表1中小口徑渦街流量計水校準數據
3.2設置電路參數
對于應力型渦街流量計,由流過渦流發生器的介質產生的渦流強度與升力ρU2成比例(ρ是介質密度,U是速度)。對于同一種介質的測量,流量范圍,信號強度不同,大直徑渦旋流量計的渦流強度比小直徑渦街流量計的渦流強度大,因此,大直徑渦旋流量計的電荷放大器放大倍數(K1 )可調節比小型電荷放大器功率小的渦街流量計。在對渦街流量計進行高質量校準時,其儀表系數和流量范圍未知,并且與流量范圍相對應的頻率也未知。此時,應將帶通濾波器的通帶(K2,K3)設置得較寬,上限和下限的頻率比應設置為約30:1。由于校準設備的流場穩定且干擾較小,因此可以常規設置電壓放大器(GB)的放大倍率和施密特觸發器的觸發閾值(SB)。
結合表1,估計DN300渦街流量計的流量范圍為300〜1800m3 / h。選擇1000m3 / h進行校準,系數K為0.0442。根據公式F = Q×K,計算與估計的流量上限和下限相對應的頻率上限和下限。
校準時應遵循一個原則:工作頻率范圍應盡可能落入由帶通濾波器設置的通帶內。因此,根據計算出的頻率上限和下限重置濾波器的通帶。由于通過調節K2和K3的每個開關來確定濾波器電容是否與電路并聯來設置濾波器通帶,并且K2和K3的開關組合很多,因此應逐步探索該調節以使濾波器截止頻率成為可能。接近計算的上限和下限頻率。在校準過程中,當流量上升到一定值時,渦街流量計的輸出頻率突然急劇下降,這是由于濾波器的上限頻率較低所致。此時,調整K3,選擇較小的電容器并聯值,并增加上限截止頻率。由于設備容量的限制,流量上限只能為1500m3 / h,因此要根據流量范圍300〜1500m3 / h進行標定。在300〜1500m3 / h的流量范圍內選擇5個點進行校準[2],并獲得表2所示的數據:
從表2中可以看出,基本誤差和可重復性都在要求的范圍內,但是范圍比小于7:1。此時,通過降低下限流量來增大量程比,將流量范圍調整為220〜1500m3 / h。由于流量范圍的調整,輸出頻率和信號強度會發生變化。這時,電路中的帶通濾波器的通帶應被復位。對于高質量的次校準渦街流量計,這是需要重復的工作。當滿足對產生的渦流強度的要求以及低雷諾數極限(20000)時,低流量下限是要追求的目標之一。當DN300渦街流量計達到下限220m3 / h時,產生的頻率約為3Hz,這非常接近于壓電晶體的熱效應產生的頻率。因此,當降低帶通濾波器的下截止頻率時,應盡可能去除壓電晶體的固有頻率作為干擾信號。也就是說,濾波器下限的截止頻率不能低于壓電晶體的熱效應所產生的頻率,這也是渦街流量計流量下限的原因之一。不能設置得太低。
通過以上分析和調整,得出表3所示數據:
3.3結果分析
三臺DN300渦街流量計的水校準達到了預期目標,并獲得了國家水質流量測量站的認證。從數據分析中可以看出兩點:
(1)從儀表系數值的趨勢來看,當上限流量值增加到1800m3 / h時,儀表的基本誤差接近1.0%,也可以滿足精度等級1.0的要求;
(2)儀表的重復精度遠遠低于國家計量標準要求的0.33%,這對儀表的應用非常有利。
在實際應用中,由于渦街流量計測得的介質中液體或氣體的速度范圍和密度不同,渦旋分離的頻率范圍和分離過程中產生的信號強度會有所不同,電路參數也會大不相同。因此,相同的電路參數不能用于測量不同的介質,介質變化時,電路參數也應改變。
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