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

電容式渦街流量計抗振動問題
電容式渦街流量計以E + H公司生產(chǎn)的Prowirl70為代表,它采用差動開關(guān)電容(DSC)傳感器,用來檢測漩渦壓力脈沖,差動電容結(jié)構(gòu)如圖1所示:
抗管道振動和流體振動能力:當(dāng)振動方向在縱向(順流向)或與漩渦發(fā)生體軸線相平行的方向振動時,由振動所產(chǎn)生的慣性力同時作用在振動體及電極上,使振動體都在同方向產(chǎn)生撓曲變形,由于設(shè)計時保證了振動體與電極幾何結(jié)構(gòu)與尺寸相匹配,使它們的變形量*,差動信號輸出為0,從而使這兩個方向上的振動所產(chǎn)生的影響基本消除了。
但是,抗橫向(與漩渦升力方向*)振動能力仍然很弱,因為在某一時刻,往復(fù)振動只在一個方向上對振動套筒發(fā)生應(yīng)力,如果振動明顯,必然在輸出信號上迭加振動分量,使輸出信號偏離真實值。電容式渦街流量計在頻率范圍為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以及高達(dá)1g振動加速度沖擊基本能夠消除,所以本流量計具有二維方向的抗振動補償功能。
1.2壓電應(yīng)力式渦街流量計抗振動問題
壓電應(yīng)力式渦街流量計以YOKOGAWA的YF100E、Rosemount的8800A、F+P的VT/VR型為代表。
吉林天然氣流量計的抗振動設(shè)計
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應(yīng)力。每片壓電元件沿中性面分割成兩個對稱的半圓,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電極,兩電極從上下兩片極性相反的電荷而引出。三個不同方向的振動力產(chǎn)生的電荷信號極性如圖2所示:
a振動方向與漩渦升力方向相同。此方向上的振動噪聲不能*消除。
b振動方向與流體方向相同。此方向上的振動不能產(chǎn)生噪聲信號。
c振動方向與發(fā)生體軸向平行。此方向上的振動不能產(chǎn)生噪聲信號。
由此可見,YF100E同樣能抗二維振動(流動方向上及與發(fā)生體軸向平行的方向上),但抗橫向振動(升力方向)能力仍然較弱。
1.2.2 F+P的VT/VR抗振動設(shè)計
F+P渦街流量計采用對稱差動傳感器設(shè)計消除振動影響,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)振動作用在X方向或Z方向時,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方向的振動補償功能。當(dāng)漩渦升力交替作用在Y方向上時,只有中性面下兩片壓電晶體產(chǎn)生差動電荷信號,如圖5,由于兩片壓電片為并聯(lián)方式,所以輸出信號加倍。
當(dāng)振動信號作用在Y方向時,顯然振動信號迭加到漩渦升力上,此方向的振動仍不能克服。
由此可見,此傳感器結(jié)構(gòu)具有抗X方向, Z方向二維振動能力,對Y方向的振動*力很弱。Rosemount 8800A智能渦街流量計采用質(zhì)量平衡結(jié)構(gòu)從機械上消除管道振動(或流體振動)影響,與YF100E相似,它只能克服流動方向及與漩渦發(fā)生體相平行方向的振動,而對升力方向上的振動仍然無法*克服。
總之,壓電式渦街流量計具有二維方向(順流向和漩渦發(fā)生體相平行方向)抗振動能力,無論如何,它抗升力方向上的振動仍然是很弱的。

可廣泛應(yīng)用各行業(yè)中小口徑管道氣體、液體、蒸汽流量計量，其表體自帶連接法蘭，在與管道連接時，將流量計法蘭與管道法蘭相連接，再用螺栓緊固即可。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
產(chǎn)品特點：
◆可測量天然氣、氣體、液體的體積流量和質(zhì)量流量。
◆可實現(xiàn)不斷流拆裝傳感器，可實現(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，渦街流量計使儀表具有一定抗環(huán)境振動性能。
◆壓力損失小，量程范圍寬，范圍度達(dá)10－40倍。
◆無機械運動部件，*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、信號遠(yuǎn)傳距離：100mm
20、信號輸出：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。