涡街流量计工程应用问题及对策

　　一引言

　　最早的实用化涡街流量计是由日本横河电机(YOKOGAWA)在1969年制造出来的,随后,世界上许多大公司纷纷推出自己各具特色的涡街流量计,众所周知,涡街流量计有许多无可比拟的优点,但在工业应用中并不十分普遍,显然,并不是由于它的技术水平还没有达到令人满意的程度,而是由于用户在选择和应用涡街流量计时缺乏应有的应用经验,在设计、选型、安装时考虑问题过于简单化了,正是基于以上理由,本文着重讨论涡街流量计工业应用中应注意的问题及对策。

　　二涡街流量计工程应用问题及对策

　　1涡街流量计抗管道振动和流体振动问题

　　振动问题是衡量一台涡街流量计工业应用好坏的一个重要指标。目前,很多工业用户之所以对涡街流量计的应用失去信心,在很大程度上是由于振动因素影响。工业中的振动是普遍存在的,目前较先进的涡街流量计都有一定的抗振动能力,对于一般的工业振动大部分都能消除。一般的工业振动频率大都在几赫到几千赫,涡街流量计的漩涡频率正好落在这个范围之内,

　　本文以电容式、压电式、超声波式涡街流量计为例来说明其抗振性问题。

　　1.1电容式涡街流量计抗振动问题

　　电容式涡街流量计以E + H公司生产的Prowirl70为代表,它采用差动开关电容(DSC)传感器,用来检测漩涡压力脉冲,差动电容结构如图1所示:

　　抗管道振动和流体振动能力:当振动方向在纵向(顺流向)或与漩涡发生体轴线相平行的方向振动时,由振动所产生的惯性力同时作用在振动体及电极上,使振动体都在同方向产生挠曲变形,由于设计时保证了振动体与电极几何结构与尺寸相匹配,使它们的变形量一致,差动信号输出为0,从而使这两个方向上的振动所产生的影响基本消除了。

　　但是,抗横向(与漩涡升力方向一致)振动能力仍然很弱,因为在某一时刻,往复振动只在一个方向上对振动套筒发生应力,如果振动明显,必然在输出信号上迭加振动分量,使输出信号偏离真实值。电容式涡街流量计在频率范围为1～500Hz的纵向以及与发生体轴线相平行的方向的任何振动以及高达1g振动加速度冲击基本能够消除,所以本流量计具有二维方向的抗振动补偿功能。

　　1.2压电应力式涡街流量计抗振动问题

　　压电应力式涡街流量计以YOKOGAWA的YF100E、Rosemount的8800A、F+P的VT/VR型为代表。

　　1.2.1 YOKOGAWA的YF100E的抗振动设计

　　YOKOGAWA的YF100E采用两片圆形压电元件,它们上、下封装在漩涡发生体内部(不与流体直接接触),以此来感受漩涡升力和振动应力。每片压电元件沿中性面分割成两个对称的半圆,分别处于中性面的两边,且极化方向相反。两片压电元件采用并联方式,每片压电元件的两半片组成一个电极,两电极从上下两片极性相反的电荷而引出。三个不同方向的振动力产生的电荷信号极性如图2所示: