國產渦街流量計,在性價比上遠高于日本橫河渦街流量計,下面著重介紹下國產華立渦街流量計中所應用的電容檢測元件。 在國產電容式渦街流量計中,應用電容檢測元件測量渦街信號,目前應用于渦街流量計中的電容檢測元件有以下幾種: 1.用差動電容檢測發生體兩側的脈動壓力[檢測方式(一) 這種檢測方式直接利用發生體的兩側面作差動電容的可動電極,用以檢測旋渦分離時發生體兩側產生的壓力脈動 如圖1和圖2所示。 圖1 矩型發生體與差動電容 圖2 三角柱發生體與差動電容 圖1是矩形發生體與差動電容的示意圖,而圖2是三角柱發生體與差動電容的示意圖。這兩種方案都是用發生體 的部分側面作電容的動電極,即把不銹鋼薄片焊接在發生體的側面,作為變極距電容器的動電極。在薄片下面的測 量室內,有使發生體與膜片相絕緣的絕緣層,在絕緣層表面用粘貼或蒸鍍工藝制成固定電極。在測量室內,設置了 壓力平衡孔和連接通道。在動電極、固定電極和連接通道內充滿了隔離液。隔離液一般采用性能較穩定的硅油或其 他液體。 隔離液有兩方面作用:一是起電介質的作用,可增大靜態電容;二是起抗靜壓和平衡作用。由于液體的不可壓 縮性,當測量管處在有壓狀態時,隔離液可對膜片起到有效的支撐作用,并對兩電極起隔離絕緣作用,保護電容器。 兩側電極之間設置的平衡孔和連接通道,既能傳遞動態壓力,又可抑制對稱的壓力波動的干擾。 當流體流動,發生體兩側交替產生旋渦分離時,在發生體兩側同步出現壓力脈動,引起發生體兩側膜片的位移。 例如某一側有旋渦分離,該側的壓力升高,迫使這一側的極距減小,電容增大,而另一側極距增加,電容減小。下 一個旋渦從另一側分離時,就出現相反的情況。 隨著流體的流動,旋渦不斷交替分離,就出現了兩側電容 交替的變化。由于電容的交替變化與旋渦分離同步產生。通過測量電路,就可檢測出電容變化的頻率,從而檢測出 旋渦的頻率。 2.用電容檢測元件檢測量脈動壓力 如圖3所示,在三角柱發生體兩側開導壓孔,把發生體兩側的脈動壓力傳遞給安裝在測量管外部的電容檢測元件 進行檢測,如圖3(a)。這種檢測方式,由于電容檢測元件未直接暴露在流體中,避開了流體中的雜物(污物、粉塵、 油污等)的直接影響,測量效果較好。 圖3 引出脈動壓力的檢測方式 圖4是20世紀80年代末期由E+H公司推出的,以差動開關電容(DSC)為檢測元件的電容式渦街流量計。 電容檢測元件制成圓管形,用變極距原理工作。本節前面已做了介紹,這里不在重復。 根據檢測方式(三),電容檢測元件插入三角柱發生體的測量孔內。三角柱兩側的導壓孔,把交變差壓引入測量 孔,作用到電容檢測元件上。金屬薄壁圓筒在交變差壓作用下,產生左右擺動,引起兩側電容的極距變化,改變電容 量,通過測量電路檢測出電容變化的頻率,實現旋渦頻率的測量。 圖4 DSC電容檢測元件 值得重視的是內外電極的力學設計。設計時,使外部金屬薄壁圓筒與內部的電極支座的剛度相匹配。因此,當外 界管道的機械振動和管道內流體沖擊時,不管振動方向如何,引起電容檢測元件的內外電極,同時作方向相同、變形 量相同的振動。從而使兩電極之間的相對距離保持不變,電容量也不變,明顯提高了渦街流量計的抗振動性能。 差動開關電容的兩電極之間,沒有充灌電解質,而是采用介電常數的溫度系數近似為零的空氣,所以差動開關電 容有較好的熱穩定性,工作溫度范圍相當寬,可測低溫(- 200CC)到高溫(400C)介質。這種電容式渦街流量計的局 限性是抗臟污能力相對較差,選用儀表時應充分予以注意。