新型管壁差壓渦街質(zhì)量流量計(jì)的研制.pdf

1、能源、動(dòng)力、石油、化工等流程工業(yè)過(guò)程中常常需要對(duì)工作介質(zhì)的質(zhì)量流量進(jìn)行測(cè)量。常見質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量性能受被測(cè)介質(zhì)密度和溫度變化的影響，渦街流量計(jì)的管壁差壓法通過(guò)檢測(cè)旋渦發(fā)生體上下游的壓力降和旋渦脫落所引起的尾跡波動(dòng)，獲得被測(cè)介質(zhì)的質(zhì)量流量，其測(cè)量準(zhǔn)確度與介質(zhì)溫度和溫度變化無(wú)相關(guān)性。該方法的檢測(cè)元件無(wú)需伸入管道內(nèi)，而是通過(guò)管壁取壓孔獲得渦街信號(hào)，因此對(duì)被測(cè)流體的流動(dòng)狀態(tài)影響較小，是一種良好的非侵入式信號(hào)獲取方法。該方法中渦街頻率和壓力降可以

2、同時(shí)測(cè)到，不但可以直接獲得質(zhì)量流量而且消除了同源噪聲。
　　 流體的質(zhì)量流量Qm與渦街流量計(jì)中鈍體前后壓差△P、旋渦脫落頻率f的函數(shù)關(guān)系為Qm=Km△P/f,因此通過(guò)測(cè)量鈍體前后壓差和旋渦脫落頻率，即可得到質(zhì)量流量。基于上述函數(shù)關(guān)系，本文通過(guò)采用在鈍體前后管壁取壓的方式，設(shè)計(jì)了高精度的管壁差壓渦街質(zhì)量流量計(jì)。主要完成的工作如下:
　　 (1)針對(duì)三種典型鈍體繞流阻力特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇了阻力損失最小，旋渦

3、脫落穩(wěn)定的三角柱作為本質(zhì)量流量計(jì)的旋渦發(fā)生體。并針對(duì)六種可能的取壓方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真分析，最終選擇差壓誤差最小，振幅衰減程度較小，穩(wěn)定性較好的1號(hào)取壓方式作為取壓方案，該方案也有利于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　 (2)將整個(gè)流量計(jì)分為流量積算儀和流量顯示儀兩個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，以STM32F103微控制器作為控制核心完成了硬件設(shè)計(jì)。在流量積算儀部分通過(guò)飛思卡爾MP3V5004DP型差壓傳感器將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將差壓信號(hào)

4、轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并通過(guò)快速傅立葉分析的方法將渦街時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，通過(guò)功率譜求出旋渦脫落信號(hào)的頻率，通過(guò)自適應(yīng)采樣減小傅立葉分析的非整周期采樣的截?cái)嗾`差。流量顯示儀通過(guò)LCD液晶觸摸屏完成流量顯示和參數(shù)設(shè)置功能，建立了流量積算儀與流量顯示儀兩部分之間的基于RS485的MODBUS協(xié)議通訊規(guī)則。
　　 (3)分別從取壓位置、引壓方式和鈍體結(jié)構(gòu)等方面對(duì)流量計(jì)進(jìn)行表體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在LJQ200型鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上對(duì)加工的流量計(jì)