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淺析E+H渦街流量計的工作原理
點擊次數：1523 發布時間：2014-9-23
E+H渦街流量計的工作原理在管道內無可動部件，具有壓力損失小、運行可靠、維護簡單、測量精度高等優點。HART協議智能渦街流量計在輸出（4～20）mA模擬信號上疊加數字信號進行雙向通信，可傳送被測變量、儀表設置參數等多種信息，通過HART手操器可對現場儀表測量范圍、阻尼常數等進行遠程監控和設置，并能對渦街流量計故障進行自診斷。
針對E+H渦街流量計的工作原理在流量較低時存在較大非線性特性問題，微處理器根據其輸出特性曲線進行非線性校正，擴展了流量計的測量下限，從而提高了渦街流量計的量程比。
E+H渦街流量計的工作原理
E+H渦街流量計的信號輸出電極上產生的感應電動勢是一個交替變化的信號，它的變化頻率即為漩渦的分離頻率，根據卡門渦街理論，在一定的雷諾數范圍內，漩渦分離頻率f與流體流量u有確定的關系：
（1）
式中：d為漩渦發生體的特征尺寸；St為斯特羅哈爾數。St與漩渦發生體寬度d及雷諾數Re有關，當Re在2×104～7×106的范圍內，St基本保持不變。
式（1）表明，當d與St為定值時，漩渦產生的頻率f與流體的平均流速u成正比，E+H渦街流量計就是根據上述原理進行流量測量的。由于渦街傳感器所測的并不是平均流速，而大約是漩渦發生體兩側的流速。不同的雷諾數下，流速分布規律是不同的，即不同的流速下具有不同的流速分布，進而說明E+H渦街流量計檢測到的主要反映漩渦發生體兩側的流速與管道平均流速的關系不是*確定的。這說明E+H渦街流量計的非線性誤差是由其檢測機理所決定的。在實際使用時，先測出傳感器的儀表系數k與頻率f的試驗曲線F（f）：
（2）
式中：G（f）為同一口徑的E+H渦街流量計具有的相同特性曲線，對該曲線進行分段線性處理，固化在流量計的存儲器中；K為平均儀表系數，可以根據實際現場工況，通過鍵盤輸入K值，從而實現渦街傳感器的非線性修正。
E+H智能渦街流量計充分利用微處理器MSP430F147內部功能模塊，提高了系統集成度與可靠性，采用了簡單實用且方便實現的分段直線方程的非線性校正算法，有效地解決了渦街傳感器非線性特性的問題。采用該算法后，試驗運行表明，流量計的量程比可達25∶1。
在石油化工生產過程的自動檢測和控制中，為了有效地操作、控制和監測，需要檢測各種流體的流量。E+H智能渦街流量計已實現批量生產和銷售，并廣泛應用于油田注水站、注聚站等監測現場。