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淺析E+H渦街流量計(jì)的工作原理
點(diǎn)擊次數(shù)：1503 發(fā)布時(shí)間：2014-9-23
E+H渦街流量計(jì)的工作原理在管道內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件，具有壓力損失小、運(yùn)行可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。HART協(xié)議智能渦街流量計(jì)在輸出（4～20）mA模擬信號(hào)上疊加數(shù)字信號(hào)進(jìn)行雙向通信，可傳送被測(cè)變量、儀表設(shè)置參數(shù)等多種信息，通過(guò)HART手操器可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量范圍、阻尼常數(shù)等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和設(shè)置，并能對(duì)渦街流量計(jì)故障進(jìn)行自診斷。
針對(duì)E+H渦街流量計(jì)的工作原理在流量較低時(shí)存在較大非線(xiàn)性特性問(wèn)題，微處理器根據(jù)其輸出特性曲線(xiàn)進(jìn)行非線(xiàn)性校正，擴(kuò)展了流量計(jì)的測(cè)量下限，從而提高了渦街流量計(jì)的量程比。
E+H渦街流量計(jì)的工作原理
E+H渦街流量計(jì)的信號(hào)輸出電極上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是一個(gè)交替變化的信號(hào)，它的變化頻率即為漩渦的分離頻率，根據(jù)卡門(mén)渦街理論，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，漩渦分離頻率f與流體流量u有確定的關(guān)系：
（1）
式中：d為漩渦發(fā)生體的特征尺寸；St為斯特羅哈爾數(shù)。St與漩渦發(fā)生體寬度d及雷諾數(shù)Re有關(guān)，當(dāng)Re在2×104～7×106的范圍內(nèi)，St基本保持不變。
式（1）表明，當(dāng)d與St為定值時(shí)，漩渦產(chǎn)生的頻率f與流體的平均流速u(mài)成正比，E+H渦街流量計(jì)就是根據(jù)上述原理進(jìn)行流量測(cè)量的。由于渦街傳感器所測(cè)的并不是平均流速，而大約是漩渦發(fā)生體兩側(cè)的流速。不同的雷諾數(shù)下，流速分布規(guī)律是不同的，即不同的流速下具有不同的流速分布，進(jìn)而說(shuō)明E+H渦街流量計(jì)檢測(cè)到的主要反映漩渦發(fā)生體兩側(cè)的流速與管道平均流速的關(guān)系不是*確定的。這說(shuō)明E+H渦街流量計(jì)的非線(xiàn)性誤差是由其檢測(cè)機(jī)理所決定的。在實(shí)際使用時(shí)，先測(cè)出傳感器的儀表系數(shù)k與頻率f的試驗(yàn)曲線(xiàn)F（f）：
（2）
式中：G（f）為同一口徑的E+H渦街流量計(jì)具有的相同特性曲線(xiàn)，對(duì)該曲線(xiàn)進(jìn)行分段線(xiàn)性處理，固化在流量計(jì)的存儲(chǔ)器中；K為平均儀表系數(shù)，可以根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工況，通過(guò)鍵盤(pán)輸入K值，從而實(shí)現(xiàn)渦街傳感器的非線(xiàn)性修正。
E+H智能渦街流量計(jì)充分利用微處理器MSP430F147內(nèi)部功能模塊，提高了系統(tǒng)集成度與可靠性，采用了簡(jiǎn)單實(shí)用且方便實(shí)現(xiàn)的分段直線(xiàn)方程的非線(xiàn)性校正算法，有效地解決了渦街傳感器非線(xiàn)性特性的問(wèn)題。采用該算法后，試驗(yàn)運(yùn)行表明，流量計(jì)的量程比可達(dá)25∶1。
在石油化工生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)檢測(cè)和控制中，為了有效地操作、控制和監(jiān)測(cè)，需要檢測(cè)各種流體的流量。E+H智能渦街流量計(jì)已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)和銷(xiāo)售，并廣泛應(yīng)用于油田注水站、注聚站等監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)。