图尔克传感器的原理与其有什么优点

发布时间:2021-02-06

图尔克传感器的原理与其有什么优点


图尔克传感器通过表3不难发现,要得出涡街流量计基于低流量的限雷诺数,口径一致情况下三类介质的小流速应满足1.0:4.0:15.0的大致比例。所以不可以将空气介质下的体积流量区间等同于蒸汽介质下的数值。

优点是结构简单,安装方便;外形尺寸相对较小;度高;重复性好;范围度宽可达到15∶1~25∶1,在高压输气的情况下,范围度还可进一步增大;其输出为脉冲频率信号,因此在同可编程流量显示表配用时,容易得到较低的系统不确定度。

其不足之处是涡轮高速转动,轴承与轴之间机械摩擦,寿命不很长,因此应注意润滑,可利用制造厂所提供的润滑手段,定期补给润滑油。另外,高速流动的气体中如果含有较大的固体颗粒,很容易将涡轮叶片打坏,因此,涡轮流量计前的管道上应加装过滤器。

图尔克传感器的优点

①测量导管内无节流和可动部件,因而压力损 失很小,节约能源,并可以测量含有颗粒、悬浮物等 流体的流量。

②图尔克传感器只有衬里和电极与介质接触,只要 选好两者的材料,就可以达到防腐的目的;只要电极 不被污染,长时间使用仪表准确度不会降低。

③图尔克传感器输出电流与流量间具有线性关系。并且不 受液体的物理性质的影响;因此,只要用水后, 就可用它测量其它导电液体或固液两相介质的流 量,而无需修正。

先,图尔克传感器中能够得出,机械结构尺寸 D 、m 、 d 以及斯特劳哈尔数 S r 这些参数与K值大小存在较大关联性。基于物理原理研究发现,在流体介质条件存在差异情况下,机械结构尺寸的改变一般是与温度的改变引发的热胀冷缩效应息息相关。

,雷诺数对斯特劳 产生较大影响,前者又与粘度密切相关,而粘度的差异性又取决于流体的差异,既而引发斯特劳哈尔数 S r 的区别。

第三,公式(3)的推导过程是以不可压缩流体为前提的,当换作气体介质时,由于可压缩性的区别或许会引发仪表系数产生误差。以上三个因素对于涡街流量计的影响将在下一节进一步探讨。

2 蒸汽介质斯特劳哈尔数的影响

严格而言,斯特劳哈尔数是一种相似准则,是在讨论流体力学中物理相似和模化是引入的概念 [4] 。其是用来表征旋涡频率和阻流体特征尺寸、流速关系的。在特定雷诺数区间中,旋涡的分离频率和旋涡发生体与管道的几何尺寸密切相关,换言之斯特劳哈数可视为定量。

图尔克传感器可看出,在 R eD =2×10 4  7×10 6 区间内,斯特劳哈数是定值,此也是仪表的正常工作区间。

现实情形下, S r 即便在 R eD =2×10 4  7×10 6 区间内,也与 R eD 的改变发生变化,参照1989年日本制订的涡街流量计工业标准JISZ8766《涡街流量计——流量测量方法》。2002年加以修订,把涡街流量计发生体的固定形式归为两种,《标准》规定的旋涡设计,发生体依据插入测量管顶端固定与否区别为标准1型与标准2型,它们的 S r 值存在较小区别,详见表1数据。

标准2型 S r 的平均值是0.25033,它的标准偏差是0.12%;而标准1型为0.3%,现阶段我一般广泛采用标准1型。而标准2型在日本横河仪表研制的涡街流量计普遍采用。

通过雷诺数的推导公式不难得出,检测时,蒸汽和空气因为粘度的区别,会引发雷诺数存在差异。参照一般实验情况下三类流体介质的工况差异,它们的运动粘度详见表2:

通过以上各参数数据不难发现,水的运动粘度低,空气高,蒸汽介于二者之间。三者比例是1:15:4。所以若使雷诺数一致,应使水的流速小,空气大,蒸汽在区间取值。在对仪表的系数进行过程中,通常应考虑雷诺数一致时,真实测量过程中的差异性误差。尤其在蒸汽的测量时,仪表量程的选型是参照在空气介质下测量获得的体积流量区间与蒸汽的密度乘积,推导出蒸汽的体积流量区间。这种算法会引发差异性介质下雷诺数的区间差异。细致分析上表可得出,只要雷诺数在既定范围内,过程中并不会由于介质的不同造成较大的误差,这个影响可不考虑。但雷诺数不可出规定区间,否则会引发 S r 的较大差异,造成误差。

图尔克传感器是基于法拉第电磁感应定律工作 的,由传感器和转换器两部分组成,其中传感器主要 由内衬绝缘材料的测量管、穿通测量管壁安装的一 对电极和用以产生工作磁场的一对线圈及铁芯组 成。当导电介质流经传感器测量管时,在垂直于介 质流向的一个区间里存在由变送器所产生的磁感应 强度为 的稳定磁场,平均流速为 的导电流体在 流经磁场区域时,作切割磁力线运动。于是在与管 道横截面平行且垂直于磁力线方向的两根检测电极 上,就产生了感应电势 ,根据电磁感应定律得出:仪表常数,在管道直径D已确定 并维持磁感应强度日不变时, 是一个常数。此 时,感应电势与体积流量具有线性关系,即测出了感 应电势E ,也就测出了介质的体积流量q。


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