国产涡街流量计,在性价比上远高于日本横河涡街流量计,下面着重介绍下国产华立涡街流量计中所应用的电容检测元件。 在国产电容式涡街流量计中,应用电容检测元件测量涡街信号,目前应用于涡街流量计中的电容检测元件有以下几种: 1.用差动电容检测发生体两侧的脉动压力[检测方式(一) 这种检测方式直接利用发生体的两侧面作差动电容的可动电极,用以检测旋涡分离时发生体两侧产生的压力脉动 如图1和图2所示。 图1 矩型发生体与差动电容 图2 三角柱发生体与差动电容 图1是矩形发生体与差动电容的示意图,而图2是三角柱发生体与差动电容的示意图。这两种方案都是用发生体 的部分侧面作电容的动电极,即把不锈钢薄片焊接在发生体的侧面,作为变极距电容器的动电极。在薄片下面的测 量室内,有使发生体与膜片相绝缘的绝缘层,在绝缘层表面用粘贴或蒸镀工艺制成固定电极。在测量室内,设置了 压力平衡孔和连接通道。在动电极、固定电极和连接通道内充满了隔离液。隔离液一般采用性能较稳定的硅油或其 他液体。 隔离液有两方面作用:一是起电介质的作用,可增大静态电容;二是起抗静压和平衡作用。由于液体的不可压 缩性,当测量管处在有压状态时,隔离液可对膜片起到有效的支撑作用,并对两电极起隔离绝缘作用,保护电容器。 两侧电极之间设置的平衡孔和连接通道,既能传递动态压力,又可抑制对称的压力波动的干扰。 当流体流动,发生体两侧交替产生旋涡分离时,在发生体两侧同步出现压力脉动,引起发生体两侧膜片的位移。 例如某一侧有旋涡分离,该侧的压力升高,迫使这一侧的极距减小,电容增大,而另一侧极距增加,电容减小。下 一个旋涡从另一侧分离时,就出现相反的情况。 随着流体的流动,旋涡不断交替分离,就出现了两侧电容 交替的变化。由于电容的交替变化与旋涡分离同步产生。通过测量电路,就可检测出电容变化的频率,从而检测出 旋涡的频率。 2.用电容检测元件检测量脉动压力 如图3所示,在三角柱发生体两侧开导压孔,把发生体两侧的脉动压力传递给安装在测量管外部的电容检测元件 进行检测,如图3(a)。这种检测方式,由于电容检测元件未直接暴露在流体中,避开了流体中的杂物(污物、粉尘、 油污等)的直接影响,测量效果较好。 图3 引出脉动压力的检测方式 图4是20世纪80年代末期由E+H公司推出的,以差动开关电容(DSC)为检测元件的电容式涡街流量计。 电容检测元件制成圆管形,用变极距原理工作。本节前面已做了介绍,这里不在重复。 根据检测方式(三),电容检测元件插入三角柱发生体的测量孔内。三角柱两侧的导压孔,把交变差压引入测量 孔,作用到电容检测元件上。金属薄壁圆筒在交变差压作用下,产生左右摆动,引起两侧电容的极距变化,改变电容 量,通过测量电路检测出电容变化的频率,实现旋涡频率的测量。 图4 DSC电容检测元件 值得重视的是内外电极的力学设计。设计时,使外部金属薄壁圆筒与内部的电极支座的刚度相匹配。因此,当外 界管道的机械振动和管道内流体冲击时,不管振动方向如何,引起电容检测元件的内外电极,同时作方向相同、变形 量相同的振动。从而使两电极之间的相对距离保持不变,电容量也不变,明显提高了涡街流量计的抗振动性能。 差动开关电容的两电极之间,没有充灌电解质,而是采用介电常数的温度系数近似为零的空气,所以差动开关电 容有较好的热稳定性,工作温度范围相当宽,可测低温(- 200CC)到高温(400C)介质。这种电容式涡街流量计的局 限性是抗脏污能力相对较差,选用仪表时应充分予以注意。