双钝体涡街流量计钝体组合的试验研究

　　涡街流量计具有精度高、线性度好、介质适应性宽、性能可靠、无运动部件等优点,因而,自20世纪70年代初商品化的涡街流量计在日本出现以来,其发展非常迅速.然而,涡街流量计存在的流量下限高和抗干扰性能差等问题,使它丧失了许多潜在的应用领域.为此,国内外研究者做了大量的工作,试图改善其抗干扰性能和降低它的计量下限.Kawano[1]通过增强钝体刚度和使用微处理器控制的自适应低通滤波方法来改善流量计的信噪比,并采用了自适应低频信号截止辨识器,使流量计的可靠性得到明显改善.Amadi-E[2,3]研究了工作条件对旋涡脱落的影响,并采用了信号处理和系统辨识技术来提高流量计的精度. Pankanin[4]和Bentley[5]从优化钝体几何结构和传感器安装位置的角度,研究了提高信号质量、频率稳定性和流量计线性度的方法.但这些研究几乎都是从二次仪表入手,寻求拓展计量下限和提高抗振性能的途径.本文从一次仪表入手,采用双钝体组合强化流体振动,提高流量计计量下限,采用差动式传感器抑制共模干扰信号,提高流量计抗干扰性能.试验结果表明,这种新结构涡街流量计的计量下限和抗干扰性能均得到了明显改善.

　　1　双钝体涡街流量计的原理

　　图1所示为双钝体涡街流量计的原理图

　　双钝体涡街流量计的基本设计思路是利用前钝体和后钝体引发的旋涡脱离现象,通过试验获得使旋涡在后钝体周围实现同相位叠加的最佳钝体组合,从而加强流体的振动,降低计量的下限.同时利用钝体两侧的流体振动具有180°相位差的特点,采用差动式传感器抑制共模干扰信号,提高流量计的抗干扰性能.

　　2　试验装置及原理

　　2.1　试验装置

　　图2所示的试验装置采用了临界流文丘利喷嘴检定装置,它由工作装置和信号采集与处理系统组成,装置准确度±0.5%.控制系统由工业控制计算机、数据采集模块、操作台等组成.试验中所需要给定流量通过控制阀门得到,实际流量、涡街频率、压力损失等参数由计算机自动采集并进行处理.

　　前钝体、后钝体和两个压电传感器在双钝体涡街流量计中的位置如图1中所示,传感器是对称于后钝体安装的.试验用涡街流量计为DN50,流量为10～400 m3/h.从图2中可以看出该试验装置的构成,装置试验段的上、下游直管段分别不小于前直管段15D(D为流量计内径)和后直管段5D,并配有检测压力的取压孔,流量计入口设有温度检测点.

　　2.2　试验钝体组合

　　钝体分三大类共9种型号,即:宽度d为13,14,15 mm三类,每类有3种不同的长度,具体尺寸如表1所示.