关于涡街流量计用于测量不同介质中电路参数的设置,也是很多小伙伴关心的问题之一,关于这个问题,下面给大家浅析一下,供大家参考,希望对大家的工作和学习有所帮助。
涡流振动现象在测量中的应用研究始于1950年代。到1980年代,基于不同检测方法的涡街流量计发展非常迅速,现在已被纳入通用流量计列表中。
涡街流量计投入使用前,有必要根据所测量的液体或气体介质选择相应的标定系统,以确定仪表系数,测量范围,精度和电路参数。针对DN300涡街流量计在液体介质中的应用,我们选择了三套涡街流量计送往开封国家水质流量计站进行校准,确定了它们的仪表系数,测量范围和电路参数。
1工作原理
涡街流量计是根据Karman涡流原理开发的流体振荡流量计。当将具有非流线型截面的圆柱形物体插入流动的液体中时,在圆柱体后部的两侧将产生两排交错的涡流,如图1所示。涡流分离的频率与流速与圆柱体的宽度成反比,可以用公式(1)表示:
F = St * U / d ...公式(1)
类型:
F:涡旋分离频率
ST:Strauhal数(常数的无穷大)
U:气缸侧面的流速
D:汽缸顶流表面的宽度
从等式(1)可以看出,可以通过测量涡流的分离频率来测量流体速度,然后可以从该速度计算出体积流量,从而得到等式(2)。
F = Q x K ...公式(2)
类型:
K:仪器系数M-3。
问:体积流量(m3 / h)
涡街流量计的电路放大并整形由压电晶体元件(传感器)检测到的涡流分离频率。通过频率信号输出,或进一步变换成与流量成正比的4〜20mDC信号输出,如图2所示。
2预期目标
这是DN300涡街流量计的首次校准,我们已经制定了以下目标
(1)按7:1的量程比,精度等级为1.0,重复性低于指标校准合格的0.3%;
(2)获取水质标定中电路参数的设定值;
(3)在量程比为7:1且精度等级为1.0的条件下,通过调整电路参数可以找到下限流量尽可能低的状态。
3.分析与调整
3.1中小口径涡街流量计水质标定
数据如表1所示。
表1中小口径涡街流量计水校准数据
3.2设置电路参数
对于应力型涡街流量计,由流过涡流发生器的介质产生的涡流强度与升力ρU2成比例(ρ是介质密度,U是速度)。对于同一种介质的测量,流量范围,信号强度不同,大直径涡旋流量计的涡流强度比小直径涡街流量计的涡流强度大,因此,大直径涡旋流量计的电荷放大器放大倍数(K1 )可调节比小型电荷放大器功率小的涡街流量计。在对涡街流量计进行高质量校准时,其仪表系数和流量范围未知,并且与流量范围相对应的频率也未知。此时,应将带通滤波器的通带(K2,K3)设置得较宽,上限和下限的频率比应设置为约30:1。由于校准设备的流场稳定且干扰较小,因此可以常规设置电压放大器(GB)的放大倍率和施密特触发器的触发阈值(SB)。
结合表1,估计DN300涡街流量计的流量范围为300〜1800m3 / h。选择1000m3 / h进行校准,系数K为0.0442。根据公式F = Q×K,计算与估计的流量上限和下限相对应的频率上限和下限。
校准时应遵循一个原则:工作频率范围应尽可能落入由带通滤波器设置的通带内。因此,根据计算出的频率上限和下限重置滤波器的通带。由于通过调节K2和K3的每个开关来确定滤波器电容是否与电路并联来设置滤波器通带,并且K2和K3的开关组合很多,因此应逐步探索该调节以使滤波器截止频率成为可能。接近计算的上限和下限频率。在校准过程中,当流量上升到一定值时,涡街流量计的输出频率突然急剧下降,这是由于滤波器的上限频率较低所致。此时,调整K3,选择较小的电容器并联值,并增加上限截止频率。由于设备容量的限制,流量上限只能为1500m3 / h,因此要根据流量范围300〜1500m3 / h进行标定。在300〜1500m3 / h的流量范围内选择5个点进行校准[2],并获得表2所示的数据:
从表2中可以看出,基本误差和可重复性都在要求的范围内,但是范围比小于7:1。此时,通过降低下限流量来增大量程比,将流量范围调整为220〜1500m3 / h。由于流量范围的调整,输出频率和信号强度会发生变化。这时,电路中的带通滤波器的通带应被复位。对于高质量的次校准涡街流量计,这是需要重复的工作。当满足对产生的涡流强度的要求以及低雷诺数极限(20000)时,低流量下限是要追求的目标之一。当DN300涡街流量计达到下限220m3 / h时,产生的频率约为3Hz,这非常接近于压电晶体的热效应产生的频率。因此,当降低带通滤波器的下截止频率时,应尽可能去除压电晶体的固有频率作为干扰信号。也就是说,滤波器下限的截止频率不能低于压电晶体的热效应所产生的频率,这也是涡街流量计流量下限的原因之一。不能设置得太低。
通过以上分析和调整,得出表3所示数据:
3.3结果分析
三台DN300涡街流量计的水校准达到了预期目标,并获得了国家水质流量测量站的认证。从数据分析中可以看出两点:
(1)从仪表系数值的趋势来看,当上限流量值增加到1800m3 / h时,仪表的基本误差接近1.0%,也可以满足精度等级1.0的要求;
(2)仪表的重复精度远远低于国家计量标准要求的0.33%,这对仪表的应用非常有利。
在实际应用中,由于涡街流量计测得的介质中液体或气体的速度范围和密度不同,涡旋分离的频率范围和分离过程中产生的信号强度会有所不同,电路参数也会大不相同。因此,相同的电路参数不能用于测量不同的介质,介质变化时,电路参数也应改变。
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