應(yīng)力式渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖及工作原理
應(yīng)力式渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖及工作原理1 概述
    渦街流量計(jì)是一種常用的流量測(cè)量?jī)x表，隨著現(xiàn)代精細(xì)化工技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于石化、造紙、冶金、環(huán)保、食品等行業(yè)領(lǐng)域。電磁流量計(jì)用于對(duì)復(fù)雜的工業(yè)管道系統(tǒng)進(jìn)行流體監(jiān)測(cè)[1]、對(duì)系統(tǒng)的原料及成品情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、為系統(tǒng)的自動(dòng)化控制提供依據(jù)等等。
    由于電磁流量計(jì)分布分散，運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，電磁流量計(jì)其安裝工藝極可能影響其運(yùn)行工況和發(fā)生故障的機(jī)率，從而影響整個(gè)儀表控制系統(tǒng)的運(yùn)行。故對(duì)電磁流量計(jì)原理的分析、安裝工藝的研究正如以上介紹，旋渦的分離是交替產(chǎn)生的，也就是說(shuō)會(huì)在旋渦發(fā)生體兩側(cè)(或后面)產(chǎn)生靜壓差。這個(gè)壓差會(huì)使柱體受到與流動(dòng)方向垂直的流體作用力，這個(gè)作用力稱作橫向升力，它的表達(dá)式是：
式中：F——橫向升力；
C——升力系數(shù)；
ρ——流體密度；
U——流體流速；
d——柱型迎流面寬度；
D——管道內(nèi)徑。
應(yīng)力式檢測(cè)法就是將這個(gè)升力用壓電傳感器進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)電荷——電壓轉(zhuǎn)換、放大、濾波、整形，輸出與旋渦發(fā)生頻率同步的脈沖信號(hào)。應(yīng)力式檢測(cè)法信號(hào)傳感器響應(yīng)速度快、信號(hào)強(qiáng)、工藝性好、制造成本低。儀表的工作溫度范圍寬，現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性高。因此它是目前渦街流量計(jì)的主要檢測(cè)方式。但是，相對(duì)來(lái)說(shuō)它對(duì)管道振動(dòng)比較敏感，液體渦輪流量計(jì)因此不適合在管道振動(dòng)較強(qiáng)的場(chǎng)合使用。近年來(lái)生產(chǎn)廠家做了大量的工作彌補(bǔ)此缺陷，并且已經(jīng)取得了很好的效果，對(duì)此將在后面做詳細(xì)介紹。這里僅介紹其探頭抗振結(jié)構(gòu)，一般應(yīng)力式渦街流量計(jì)的探頭結(jié)構(gòu)及工作示意如圖2-10所示。
 

應(yīng)力式渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖及工作原理

應(yīng)力式渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖及工作原理:探頭以固定盤(pán)為中心上下做成對(duì)稱結(jié)構(gòu)，下面插入儀表傳感器內(nèi)，上部則露在儀表傳感器外，同時(shí)在上下對(duì)稱位置貼有四個(gè)應(yīng)變片。下面兩個(gè)稱為檢測(cè)用應(yīng)變片，而上面兩個(gè)則稱為補(bǔ)償用應(yīng)變片。四個(gè)應(yīng)變片連接成橋路結(jié)構(gòu)，信號(hào)從橋路對(duì)稱點(diǎn)引出。靜態(tài)下由于橋路對(duì)稱結(jié)構(gòu)元輸出信號(hào)，當(dāng)管道振動(dòng)時(shí)由于傳感器外結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，氣體渦輪流量計(jì)因此管道震動(dòng)狀態(tài)下探頭變形上下兩部分也是相同的，應(yīng)變片變形也是上下對(duì)稱的，如圖2-10所示。因此此時(shí)輸出信號(hào)仍然零，起到了探頭抗振的效果。正常工作狀態(tài)下，探頭的下部在傳感器里面，受渦街橫向升力作用在流體流動(dòng)的垂直方向有左右變形，而傳感器外面的部分則不發(fā)生變化。此時(shí)四個(gè)應(yīng)變片組成的橋路平衡狀態(tài)被破壞，探頭隨著渦街頻率的變化輸出交變的電荷信號(hào)。