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淺析E+H渦街流量計的工作原理
點擊次數(shù)：1486 發(fā)布時間：2014-9-23
E+H渦街流量計的工作原理在管道內(nèi)無可動部件，具有壓力損失小、運行可靠、維護簡單、測量精度高等優(yōu)點。HART協(xié)議智能渦街流量計在輸出（4～20）mA模擬信號上疊加數(shù)字信號進(jìn)行雙向通信，可傳送被測變量、儀表設(shè)置參數(shù)等多種信息，通過HART手操器可對現(xiàn)場儀表測量范圍、阻尼常數(shù)等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和設(shè)置，并能對渦街流量計故障進(jìn)行自診斷。
針對E+H渦街流量計的工作原理在流量較低時存在較大非線性特性問題，微處理器根據(jù)其輸出特性曲線進(jìn)行非線性校正，擴展了流量計的測量下限，從而提高了渦街流量計的量程比。
E+H渦街流量計的工作原理
E+H渦街流量計的信號輸出電極上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是一個交替變化的信號，它的變化頻率即為漩渦的分離頻率，根據(jù)卡門渦街理論，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，漩渦產(chǎn)生的頻率f與流體的平均流速u成正比，E+H渦街流量計就是根據(jù)上述原理進(jìn)行流量測量的。由于渦街傳感器所測的并不是平均流速，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)而說明E+H渦街流量計檢測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。這說明E+H渦街流量計的非線性誤差是由其檢測機理所決定的。在實際使用時，先測出傳感器的儀表系數(shù)k與頻率f的試驗曲線F（f）：
（2）
式中：G（f）為同一口徑的E+H渦街流量計具有的相同特性曲線，對該曲線進(jìn)行分段線性處理，固化在流量計的存儲器中；K為平均儀表系數(shù)，可以根據(jù)實際現(xiàn)場工況，通過鍵盤輸入K值，從而實現(xiàn)渦街傳感器的非線性修正。
E+H智能渦街流量計充分利用微處理器MSP430F147內(nèi)部功能模塊，提高了系統(tǒng)集成度與可靠性，采用了簡單實用且方便實現(xiàn)的分段直線方程的非線性校正算法，有效地解決了渦街傳感器非線性特性的問題。采用該算法后，試驗運行表明，流量計的量程比可達(dá)25∶1。
在石油化工生產(chǎn)過程的自動檢測和控制中，為了有效地操作、控制和監(jiān)測，需要檢測各種流體的流量。E+H智能渦街流量計已實現(xiàn)批量生產(chǎn)和銷售，并廣泛應(yīng)用于油田注水站、注聚站等監(jiān)測現(xiàn)場。