技術(shù)文章
Technical articles渦街流量計(jì)按頻率檢出方式可分為:應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。渦街流量計(jì)是屬于zui年輕的一類流量計(jì),但其發(fā)展迅速,目前已成為通用的一類流量計(jì)。
儀器儀表行業(yè)整體綜合技術(shù)水平達(dá)到80年代中期水平,微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在儀器儀表產(chǎn)品中普遍采用,約15%的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了智能化,達(dá)到90年代水平;30%的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化,達(dá)到80年代末期水平。綜合服務(wù)能力顯著提:可以承接30萬,那么本文主要介紹國內(nèi)渦街流量計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀。國內(nèi)渦街流量計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀:渦街流量計(jì)是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體,流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯排列的游渦的儀表。國內(nèi)渦街流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)簡單牢固;(2)適用流體種類多;(3)精度較高;(4)范圍度寬;(5)壓損小。
國內(nèi)渦街流量計(jì)的缺點(diǎn):
(1)不適用于低雷諾數(shù)測量;
(2)需較長直管段;
(3)儀表系數(shù)較低(與渦輪流量計(jì)相比)
(4)儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
國內(nèi)渦街流量計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,可靠性研究與應(yīng)用已成為一門遍及各學(xué)科各行業(yè)的工程技術(shù)學(xué)科,已經(jīng)從電子產(chǎn)品的可靠性發(fā)展到機(jī)械和非電子產(chǎn)品的可靠性,從硬件的可靠性發(fā)展到軟件的可靠性,從重視可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)發(fā)展到強(qiáng)調(diào)可靠性工程試驗(yàn),通過環(huán)境應(yīng)力篩選和可靠性強(qiáng)化的試驗(yàn)來暴露產(chǎn)品故障,提高產(chǎn)品的可靠性。
據(jù)機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所石鎮(zhèn)山教授介紹,在實(shí)際使用中,用戶的反應(yīng)也主要是產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠問題??煽啃匝芯亢蛻?yīng)用在儀器儀表行業(yè)有著悠久的歷史和光榮傳統(tǒng)。1981年,原國家儀器儀表工業(yè)總局提出以ddz-2型溫度變送器、渦街流量計(jì)為典型進(jìn)行探索性的試驗(yàn)研究,開展可靠性考核試驗(yàn)工作,摸索可靠性應(yīng)用的方法、途徑、效果。
通過改進(jìn),溫度變送器可靠性指標(biāo)提高了1.6倍,調(diào)節(jié)器提高2.9倍。1986~1991年,原機(jī)械工業(yè)部先后發(fā)布“儀器儀表限期考核可靠性指標(biāo)”的通告,對儀器儀表的11個(gè)專業(yè)中的200多種產(chǎn)品納入部級考核范疇。通過這階段的實(shí)踐,形成儀器儀表可靠性方法、工作程序、技術(shù)規(guī)范等等一系列技術(shù)文件,為開展可靠性研究、試驗(yàn)與考核評定創(chuàng)造了條件。
20世紀(jì)90年代,儀器儀表主要走引進(jìn)消化吸引再創(chuàng)新的途徑,重在引進(jìn)制造技術(shù)而沒有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)技術(shù),導(dǎo)致對可靠性的意識淡薄了。加之計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代推行的可靠性做法已經(jīng)過時(shí),國內(nèi)外新的可靠性理念、方法和工具發(fā)展很快,導(dǎo)致與國外正在縮小的差距又很快地被拉大了。
2008年,渦街流量計(jì)報(bào)導(dǎo)*撰文《論述深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀》指出,目前裝備制造業(yè)發(fā)展滯后,產(chǎn)品可靠性差,成套能力弱的問題十分突出。必須盡快改變這種局面,提高重大裝備研發(fā)設(shè)計(jì)能力、制造能力和集成能力,發(fā)展重大成套裝備、高技術(shù)裝備和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)所需裝備,推進(jìn)裝備制造業(yè)綠色化、信息化和國產(chǎn)化。2008年9月,國內(nèi)渦街流量計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀中國儀器儀表管理學(xué)會一致通過了“關(guān)于成立儀器儀表可靠性國家實(shí)驗(yàn)室的建議”,認(rèn)為儀器儀表可靠性工作極需政府的政策導(dǎo)向和有力的扶持。
采用渦輪進(jìn)行測量的流量計(jì)。它先將流速轉(zhuǎn)換為渦輪的轉(zhuǎn)速,再將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成與流量成正比的電信號。這種流量計(jì)用于檢測瞬時(shí)流量和總的積算流量,其輸出信號為頻率,易于數(shù)字化。圖中感應(yīng)線圈和*磁鐵一起固定在殼體上。當(dāng)鐵磁性渦輪葉片經(jīng)過磁鐵時(shí),磁路的磁阻發(fā)生變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)信號。信號經(jīng)放大器放大和整形,送到計(jì)數(shù)器或頻率計(jì),顯示總的積算流量。同時(shí)將脈沖頻率經(jīng)過頻率-電壓轉(zhuǎn)換以指示瞬時(shí)流量。葉輪的轉(zhuǎn)速正比于流量,葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)正比于流過的總量。渦輪流量計(jì)的輸出是頻率調(diào)制式信號,不僅提高了檢測電路的抗干擾性,而且簡化了流量檢測系統(tǒng)。它的量程比可達(dá)10:1,精度在±0.2%以內(nèi)。慣性小而且尺寸小的渦輪流量計(jì)的時(shí)間常數(shù)可達(dá)0.01秒。
在歐洲和美國渦輪流量計(jì)是繼孔板流量計(jì)之后的第二個(gè)法定天然氣流量計(jì),已經(jīng)發(fā)展為多品種、全系列,多規(guī)格,批量生產(chǎn)規(guī)模的天然氣流量計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范亦十分完備,但亦有不足之處:對測量介質(zhì)潔凈度要求較高,使用期限受到限制。不過據(jù)國外使用部門稱:曾對240臺使用8~15年的流量計(jì)進(jìn)行周期檢定,發(fā)現(xiàn)儀表準(zhǔn)確度的偏移仍在規(guī)定范圍內(nèi)。另外,采用一種整流作用的整流器與渦輪流量傳感器耦合成結(jié)構(gòu)一體化的氣體渦輪流量計(jì),在上游側(cè)阻流件為彎頭或有半開截止閥條件下,只需要2D直管段長度,對于城市用安裝空間窄小的,它是很突出的特點(diǎn)。
渦輪流量計(jì)是速度式流量計(jì)中的主要種類,當(dāng)被測流體流過渦輪流量計(jì)傳感器時(shí),在流體的作用下,葉輪受力旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比,同時(shí),葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線,改變線圈的磁通量,根據(jù)電磁感應(yīng)原理,在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動的電勢信號,即電脈沖信號,此電脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比。
各種流量計(jì)中渦輪流量計(jì)、容積式流量計(jì)和科氏質(zhì)量流量計(jì)是三類重復(fù)性、度*的產(chǎn)品,而渦輪流量計(jì)又具有自己的特點(diǎn),如結(jié)構(gòu)簡單、加工零部件少、重量輕、維修方便、流通能力大(同樣口徑可通過的流量大)和可適應(yīng)高參數(shù)(高溫、高壓和低溫)等。至今,這類流量計(jì)產(chǎn)品可達(dá)技術(shù)參數(shù):口徑4-750mm,壓力達(dá)250MPa,溫度為-240-700℃,像這樣的技術(shù)參數(shù)其他兩類流量計(jì)則是難以達(dá)到的。
渦輪流量計(jì)廣泛應(yīng)用于以下一些測量對象:石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、天然氣、煤氣和低溫流體等。在國外液化石油氣、成品油和輕質(zhì)原油等的轉(zhuǎn)運(yùn)及集輸站,大型原油輸送管線的首末站都大量采用它進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算。在歐洲和美國渦輪流量計(jì)是僅次于孔板流量計(jì)的天然氣計(jì)量儀表,僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺各種尺寸,壓力從0.8MPa到6.5MPa的氣體渦輪流量計(jì),他們已成為優(yōu)良的天然氣流量計(jì)。 盡管渦輪流量計(jì)的優(yōu)良計(jì)量特性受到人們的青睞,可是給人的印象是由活動部件,使用期短,在選用時(shí)不免躊躇,經(jīng)過人們的不懈努力,應(yīng)該情況大有改觀。 渦輪流量計(jì)作為zui通用的流量計(jì),其產(chǎn)品已發(fā)展為多品種、全系列、多規(guī)格批量生產(chǎn)的規(guī)模。
應(yīng)該指出,渦輪流量計(jì)除前述工業(yè)部門大量應(yīng)用外,在一些特殊部門亦得到廣泛應(yīng)用,如科研實(shí)驗(yàn)、國防科技、計(jì)量部門,這些領(lǐng)域的使用恰好避開了其弱點(diǎn)(不適于長期連續(xù)使用),充分發(fā)揮其特點(diǎn)(高精度,重復(fù)性好,可用于高壓、高溫、低溫及微流量等條件)。在這些領(lǐng)域,大多是根據(jù)被測對象的特殊要求進(jìn)行專門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),它們是儀表不進(jìn)行批量生產(chǎn)。
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