電容式渦街流量計(jì)是一種基于卡門渦街原理的智能流量測(cè)量?jī)x表,通過(guò)檢測(cè)流體中漩渦的分離頻率實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量,廣泛應(yīng)用于氣體、液體及蒸汽的流量測(cè)量場(chǎng)景。當(dāng)流體流經(jīng)非流線型漩渦發(fā)生體時(shí),其下游會(huì)產(chǎn)生交替排列的卡門渦街。漩渦分離頻率與流體流速成正比,通過(guò)電容探頭檢測(cè)漩渦引起的壓力脈動(dòng)或結(jié)構(gòu)位移,將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)。經(jīng)放大、濾波處理后,輸出與流量成正比的頻率信號(hào)或4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào),結(jié)合儀表常數(shù)計(jì)算體積流量,并可通過(guò)溫壓補(bǔ)償獲得質(zhì)量流量。
1、旋渦發(fā)生體(Vortex Shedder)
功能:安裝在管道中心,當(dāng)流體流經(jīng)時(shí),在其下游兩側(cè)交替產(chǎn)生規(guī)則的旋渦(卡門渦街)。
特點(diǎn):
形狀通常為三角柱、梯形柱或T型柱,經(jīng)過(guò)精密設(shè)計(jì)以保證旋渦穩(wěn)定、頻率與流速成正比。
材質(zhì)為不銹鋼或其他耐腐蝕材料,與管道材質(zhì)匹配。
關(guān)鍵作用:產(chǎn)生穩(wěn)定的旋渦列,是流量計(jì)工作的物理基礎(chǔ)。
2、電容式傳感器(Capacitive Sensor)
功能:檢測(cè)旋渦引起的壓力或振動(dòng)變化,并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
工作原理:
傳感器通常位于旋渦發(fā)生體后方或與其一體。
旋渦交替產(chǎn)生時(shí),會(huì)在發(fā)生體兩側(cè)形成微小的壓力差或引起微弱振動(dòng)。
電容式傳感器由兩個(gè)極板構(gòu)成,其中一個(gè)為固定極板,另一個(gè)為可動(dòng)膜片。壓力變化導(dǎo)致膜片位移,改變兩極板間的距離,從而引起電容量變化。
這種電容變化被轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)(與旋渦頻率一致)。
優(yōu)點(diǎn):靈敏度高、響應(yīng)快、耐高溫、抗干擾能力強(qiáng),適合蒸汽和氣體測(cè)量。
3、探頭組件(Sensor Probe/Pickup Assembly)
功能:將傳感器與管道內(nèi)部隔離,同時(shí)傳遞壓力/振動(dòng)信號(hào)。
結(jié)構(gòu):
通常為密封的金屬桿或腔體結(jié)構(gòu),一端連接傳感器,另一端伸入管道靠近旋渦發(fā)生體。
內(nèi)部可能包含傳壓孔或振動(dòng)傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
具有良好的密封性(使用O型圈或焊接密封),防止介質(zhì)泄漏。
4、表體(Flow Body/Sensor Housing)
功能:承載旋渦發(fā)生體和探頭,與管道連接,構(gòu)成流體通道。
特點(diǎn):
通常為法蘭式或夾持式結(jié)構(gòu),便于安裝。
內(nèi)壁光滑,符合流體力學(xué)要求。
材質(zhì)根據(jù)介質(zhì)選擇(如304、316不銹鋼等)。
5、轉(zhuǎn)換器(Transmitter/Signal Processor)
功能:將傳感器輸出的微弱電容變化信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、整形和處理,轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)。
主要處理內(nèi)容:
檢測(cè)旋渦頻率(f)。
根據(jù)公式Q=f/K計(jì)算瞬時(shí)流量(Q),其中K為儀表系數(shù)。
進(jìn)行溫度/壓力補(bǔ)償(若帶溫壓傳感器,用于蒸汽或氣體質(zhì)量流量計(jì)算)。
輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(如4-20mA、脈沖、HART、RS485等)。
形式:可為一體式(與表體集成)或分體式(通過(guò)電纜連接)。
6、顯示單元(Local Display,可選)
功能:現(xiàn)場(chǎng)顯示瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、溫度、壓力、報(bào)警狀態(tài)等信息。
通常集成在轉(zhuǎn)換器上,為L(zhǎng)CD或LED顯示屏。
7、安裝附件與密封件
法蘭或卡箍:用于與管道連接。
密封墊片:保證連接處密封。
接地環(huán)或接地電極(必要時(shí)):確保電氣安全和信號(hào)穩(wěn)定。
保溫套(用于低溫或高溫環(huán)境)。
8、溫度/壓力傳感器(可選,用于補(bǔ)償)
部分高級(jí)型號(hào)集成Pt100熱電阻或壓力傳感器,用于對(duì)氣體或蒸汽進(jìn)行密度補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量或能量流量測(cè)量。
