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[原创] 斯普仪表涡街流量计之抗振处理分析

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涡街流量计之抗振分析处理
随着社会的进步,工业的发展,用户对流量计的使用要求越来越高。由于涡街流量计的适用范围广、可靠性高、维护量小,所以,已经成为了必不可少的流量测量工具。涡街流量计抗干扰能力差,很容易受到现场振动的干扰,现场若有较强振动就会出现计量不准确,下限不够低或上限不够高等问题。而管道振动是无处不在的,并具有多样性。那么如何在振动环境下使涡街流量计能够准确计量成为目前难题。
下面以涡街流量计DN25口径为例进行简单说明:
1.概况描述:       
涡街流量计口径范围是10mm-400mm(满管式);频率范围大概在0.5Hz-4000Hz,口径越大,频率越低,口径越小,频率越高。DN25口径的流量范围大概在7.5m3/h-75m3/h,假设仪表系数为72000,那么其频率值为150Hz-1500Hz ,量程比为1:10。
2.振动分析:
振动根据场合多种多样,但是主要影响涡街流量计精确度的振动有两种。一种是管道的低频振动,频率不高,大概在200Hz以下,我们称其为低频振动;还有一种是探头的高频自振频率,也就是探头谐振频率,大概在4000-5000Hz。低频振动主要影响涡街下限频率,高频自振频率主要影响涡街上限频率。
3.校验分析:
取一台DN25口径的涡街流量计,安装在标定设备上,我们从100Hz频率(流量5m3/h)开始,逐渐加大风量至2000Hz频率(流量100m3/h)。然后分析管道振动如何影响涡街上、下限。
100Hz-150Hz:频率值稳定,不过易受管道低频振动影响,破坏了流量下限。
150Hz-500Hz:不易受管道振动影响,在一般场合进行使用,问题不大。
500Hz-1000Hz:受管道振动影响很小,可以忽略管道振动,在这一区间,涡街流量计信噪比很高,性能强劲。
1000Hz-1200Hz:探头自振频率影响开始显现,伴随着管道低频振动,信号质量开始变差,流量计还能勉强工作。
1200Hz-1500Hz:探头自振频率强于涡街探头频率,信噪比变得很低,大部分涡街流量计无法正常工作。
1500Hz-2000Hz:探头自振频率完全占据主动,涡街探头频率被淹没,涡街流量计已无法工作。
4.解决方案:
对于下限的管道低频振动,主要是提高探头灵敏度和转换器下限频段的放大倍数,以此来提高信噪比;对于高频自振频率,目前通常是加大高频滤波,使谐振频率尽可能地衰减;还有另一种方法是使探头轻量化,提高谐振频率,其主要做法是对探头进行割窄、割扁、割短的处理以减轻重量。
综上所述,我们会发现这些解决方案是互相矛盾的。为了有好的下限,需提高探头灵敏度,使用长探头;但是为了上限又需要短探头。因此,大部分涡街流量计DN25口径其流量范围只能做到8-60m3/h(量程比1:7.5),不能满足用户的使用需求。而DN15口径、DN20口径的情况,更加不能满足使用需求。
5.技术改进:
说来说去,归根结底是提高信噪比的问题,提高信噪比的方法有很多,例如:采用低噪声器件或降低工作电压,采用自动跟踪涡街频率信号的可变带通滤波器,屏蔽隔离良好布线等等,都是有效措施。随着电子技术发展,市面上也有采用傅氏变换原理、相关性原理等进行设计的诸多涡街流量计转换器,限于其相对复杂性、成本、功耗以及稳定性原因,使用效果并不太理想。
大家都知道,探头采集到的准正弦波信号,经放大器放大后,在波峰、波谷处信噪比最好。若将采集点移至波峰、波谷,那么涡街流量计抗振性能会得到很大的改善。对此,我们对信号进行了相位变换技术处理,使涡街流量计只采集波峰、波谷处的信号,这样就提高了信噪比。在不修正探头尺寸、不软件线性修正情况下,DN25口径能做到在1:10的量程下达到1%的精度,在1:20的量程下达到1.5%的精度;DN15和DN20口径在1:10量程下,达到1%或1.5%的精度;DN300口径下限能测到500m3/h,基本满足了用户的使用要求。
以上内容为威海斯普仪表有限公司编写的关于涡街流量计的有关内容,仅供参考,转载请注明出处。

 

发表于 2020-9-26 12:32:49

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