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靶式流量計有哪些類型
發(fā)布時間:2021-11-09 08:16:57

靶式流量計一般由力靶片、力轉(zhuǎn)換模塊和作為核心測量元件,輔以信號處理模塊和流量計算單元,可作用于多種流體的測量。靶式流量計的開發(fā)最早是為了解決粘度較高、雷諾數(shù)較低的流體流量測量上存在的困難,始于20世紀60年代。力轉(zhuǎn)換機構(gòu)是決定靶式流量計測量原理和分類的關(guān)鍵要素,經(jīng)過幾十年以來的不斷探索和發(fā)展,科學(xué)工作者已經(jīng)研制出多種類型的靶式流量計,其中應(yīng)用較為廣泛的靶式流量計有氣動式靶式流量計、電動式靶式流量計、應(yīng)變式靶式流量計和電容式靶式流量計。

(1)氣動式靶式流量計:氣動式靶式流量計將力轉(zhuǎn)換為氣壓,并通過測量氣壓值推算出流體流速。在氣動式靶式流量計中,流體途徑靶片過程中,靶片收到力的沖擊,進而通過軸封膜片將力傳到至靶桿,靶桿進而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動,導(dǎo)致噴嘴出氣間隙產(chǎn)生一定的變化。在氣動式靶式流量計結(jié)構(gòu)中,氣動放大單元的輸出壓力與噴嘴出氣間隙成正比,氣動式靶式流量計即由此改變輸出壓力。即只需要對輸出壓力加以度量,即能反推出靶片受力大小,進而計算出所測量流體的流量。氣動式靶式流量計缺點如下:溫度影響對測量精度影響較大,由于系統(tǒng)的軸封膜片與信號放大器對溫度比較敏感,導(dǎo)致氣動式靶式流量計溫度要求較高,超過150℃就不能正常測量。同時,因為結(jié)構(gòu)中存在的振蕩現(xiàn)象,在不安裝按高性能阻尼裝置時,流體壓力波的沖擊會使得整體結(jié)構(gòu)振蕩強烈,導(dǎo)致整個系統(tǒng)穩(wěn)定性降低,測量因此失準。

(2)電動式靶式流量計:電動式靶式流量計通過將流體對靶片的沖擊力通過機械結(jié)構(gòu)位移的方式加以測量,然后將位移信息轉(zhuǎn)化為電壓,通過測量電壓值變化計算出對應(yīng)流速。流體的靶片的沖擊使得靶桿中的矢量結(jié)構(gòu)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),進而影響差壓變壓器中的鐵芯,改變變壓器的輸出值。通過輸出電壓與流體對靶片的沖擊力之間的關(guān)系,測量輸出電壓,就能夠計算出靶片收到的沖擊力大小,進而推算出對應(yīng)流量。但因為電動式靶式流量計變送器為矢量機構(gòu),結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜且部件可以活動,在長期測量的過程中,容易磨損進而變形,因為機械結(jié)構(gòu)的變形,需要大量且動態(tài)的校正環(huán)節(jié),難以具有長期的穩(wěn)定性,同時也增大了維護成本;同時,氣動式靶式流量計的測量量程比較小,大約只能在3:1左右。電動式靶式流量計與氣動式靶式流量計都因為自身存在的測量缺陷,基本被市場所淘汰。

(3)應(yīng)變片靶式流量計:應(yīng)變式靶式流量計的核心測量原理為將流體沖擊靶片的力轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化到應(yīng)變單元,然后通過測量應(yīng)變結(jié)構(gòu)中的電壓值進而推算出對對應(yīng)流量。在應(yīng)變片靶式流量計中,靶桿在流體流動的沖擊下,產(chǎn)生彎矩作用,而應(yīng)變結(jié)構(gòu)的核心單元是一組應(yīng)變電橋,應(yīng)變電橋中的應(yīng)變電阻在彎矩作用下會產(chǎn)生一定的阻值變化,電橋在應(yīng)變電阻變化下產(chǎn)生電壓差。通過輸出電壓攜帶的信息,就能夠推算出靶片所受流體沖擊力的大小,進而推算出所測流體的流量。應(yīng)變式靶式流量計的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)十分清晰簡單,將轉(zhuǎn)換元件與靶片整合到了一起,從結(jié)構(gòu)上提升了系統(tǒng)的耐壓性能,且擁有較好的密封能力;同樣是因為結(jié)構(gòu)上力傳遞的環(huán)節(jié)較少,在傳遞環(huán)節(jié)誤差較低,測量精度較高。同時,因為應(yīng)變片需要粘合在應(yīng)變結(jié)構(gòu)之上,對粘合加工工藝和精度要求較高,可能因此產(chǎn)生零點漂移與測量誤差,對工藝的要求提升了整個設(shè)備的成本;并且應(yīng)變式靶式流量計的流量靶在大流量長時間沖擊下會產(chǎn)生一定的形變,也會導(dǎo)致零點漂移,意味著設(shè)備維護成本的增加。

(4)電容式靶式流量計:電容式靶式流量計將流體對結(jié)構(gòu)的沖擊力體現(xiàn)在電容值的變化上,進而影響電壓值,通過測量電壓值推算出對對應(yīng)流量。在電容式靶式流量計中,靶桿在流體的沖擊下產(chǎn)生,影響差動電容傳感器的電容間距,而電容的變化進而轉(zhuǎn)化為電壓值。即電容式靶式流量計通過測量差動電容組式傳感器的電壓輸出值,推算出電容的變化情況,進而計算出測量流體的流量。電容式靶式流量計結(jié)構(gòu)較為簡單,環(huán)境溫度對測量產(chǎn)生的影響比較小,且擁有較高的分辨率。但是電容式靶式流量計在大流量情況下,信號輸出非線性,甚至可能產(chǎn)生測量錯誤;并且電容式靶式流量計也會產(chǎn)生一定的零點漂移現(xiàn)象。

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