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

靶式流量計(jì)一般由力靶片、力轉(zhuǎn)換模塊和作為核心測(cè)量元件,輔以信號(hào)處理模塊和流量計(jì)算單元,可作用于多種流體的測(cè)量。靶式流量計(jì)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(cè)量上存在的困難,始于20世紀(jì)60年代。力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)是決定靶式流量計(jì)測(cè)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(jì),其中應(yīng)用較為廣泛的靶式流量計(jì)有氣動(dòng)式靶式流量計(jì)、電動(dòng)式靶式流量計(jì)、應(yīng)變式靶式流量計(jì)和電容式靶式流量計(jì)。

(1)氣動(dòng)式靶式流量計(jì):氣動(dòng)式靶式流量計(jì)將力轉(zhuǎn)換為氣壓,并通過測(cè)量氣壓值推算出流體流速。在氣動(dòng)式靶式流量計(jì)中,流體途徑靶片過程中,靶片收到力的沖擊,進(jìn)而通過軸封膜片將力傳到至靶桿,靶桿進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng),導(dǎo)致噴嘴出氣間隙產(chǎn)生一定的變化。在氣動(dòng)式靶式流量計(jì)結(jié)構(gòu)中,氣動(dòng)放大單元的輸出壓力與噴嘴出氣間隙成正比,氣動(dòng)式靶式流量計(jì)即由此改變輸出壓力。即只需要對(duì)輸出壓力加以度量,即能反推出靶片受力大小,進(jìn)而計(jì)算出所測(cè)量流體的流量。氣動(dòng)式靶式流量計(jì)缺點(diǎn)如下:溫度影響對(duì)測(cè)量精度影響較大,由于系統(tǒng)的軸封膜片與信號(hào)放大器對(duì)溫度比較敏感,導(dǎo)致氣動(dòng)式靶式流量計(jì)溫度要求較高,超過150℃就不能正常測(cè)量。同時(shí),因?yàn)榻Y(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(shí),流體壓力波的沖擊會(huì)使得整體結(jié)構(gòu)振蕩強(qiáng)烈,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低,測(cè)量因此失準(zhǔn)。

(2)電動(dòng)式靶式流量計(jì):電動(dòng)式靶式流量計(jì)通過將流體對(duì)靶片的沖擊力通過機(jī)械結(jié)構(gòu)位移的方式加以測(cè)量,然后將位移信息轉(zhuǎn)化為電壓,通過測(cè)量電壓值變化計(jì)算出對(duì)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(jìn)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(duì)靶片的沖擊力之間的關(guān)系,測(cè)量輸出電壓,就能夠計(jì)算出靶片收到的沖擊力大小,進(jìn)而推算出對(duì)應(yīng)流量。但因?yàn)殡妱?dòng)式靶式流量計(jì)變送器為矢量機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜且部件可以活動(dòng),在長期測(cè)量的過程中,容易磨損進(jìn)而變形,因?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)的變形,需要大量且動(dòng)態(tài)的校正環(huán)節(jié),難以具有長期的穩(wěn)定性,同時(shí)也增大了維護(hù)成本;同時(shí),氣動(dòng)式靶式流量計(jì)的測(cè)量量程比較小,大約只能在3:1左右。電動(dòng)式靶式流量計(jì)與氣動(dòng)式靶式流量計(jì)都因?yàn)樽陨泶嬖诘臏y(cè)量缺陷,基本被市場(chǎng)所淘汰。

(3)應(yīng)變片靶式流量計(jì):應(yīng)變式靶式流量計(jì)的核心測(cè)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(cè)量應(yīng)變結(jié)構(gòu)中的電壓值進(jìn)而推算出對(duì)對(duì)應(yīng)流量。在應(yīng)變片靶式流量計(jì)中,靶桿在流體流動(dòng)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(huì)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(jìn)而推算出所測(cè)流體的流量。應(yīng)變式靶式流量計(jì)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?yàn)榻Y(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(cè)量精度較高。同時(shí),因?yàn)閼?yīng)變片需要粘合在應(yīng)變結(jié)構(gòu)之上,對(duì)粘合加工工藝和精度要求較高,可能因此產(chǎn)生零點(diǎn)漂移與測(cè)量誤差,對(duì)工藝的要求提升了整個(gè)設(shè)備的成本;并且應(yīng)變式靶式流量計(jì)的流量靶在大流量長時(shí)間沖擊下會(huì)產(chǎn)生一定的形變,也會(huì)導(dǎo)致零點(diǎn)漂移,意味著設(shè)備維護(hù)成本的增加。

(4)電容式靶式流量計(jì):電容式靶式流量計(jì)將流體對(duì)結(jié)構(gòu)的沖擊力體現(xiàn)在電容值的變化上,進(jìn)而影響電壓值,通過測(cè)量電壓值推算出對(duì)對(duì)應(yīng)流量。在電容式靶式流量計(jì)中,靶桿在流體的沖擊下產(chǎn)生,影響差動(dòng)電容傳感器的電容間距,而電容的變化進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電壓值。即電容式靶式流量計(jì)通過測(cè)量差動(dòng)電容組式傳感器的電壓輸出值,推算出電容的變化情況,進(jìn)而計(jì)算出測(cè)量流體的流量。電容式靶式流量計(jì)結(jié)構(gòu)較為簡單,環(huán)境溫度對(duì)測(cè)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(jì)在大流量情況下,信號(hào)輸出非線性,甚至可能產(chǎn)生測(cè)量錯(cuò)誤;并且電容式靶式流量計(jì)也會(huì)產(chǎn)生一定的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。