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双钝体涡街流量计的试验研究

杨军  
【摘要】: 涡街流量计是七十年代发展起来的一种流体振动流量计,它利用旋涡脱离诱发流体振动的原理实现流量的计量,其主要特点是无运动部件,有良好的线性度、较大的量程和很强的介质适应性,可用于不同流体的精确计量;此外,它还有具有压力损失小、可靠性高、维护方便和不受流体组成、密度、温度、压力影响等优点,是测量气体、液体、蒸汽、混合型和腐蚀性流体的理想的流量计。 但是涡街流量计存在的三大缺陷,至今未得到很好解决。第一,小流量信噪比低。第二,抗干扰性能差。第三,传感器表面粘滞对检测灵敏度的负面影响。本文针对以上存在的问题,结合课题组在双钝体涡街流量计理论研究方面所做的前期研究工作,提出以双钝体组合结构强化流体振动的方法,降低流量计的计量下限;以差动式传感器抑制共模干扰信号的方法,提高流量计的抗振性能。并以一次仪表的结构设计为重点,对双钝体涡街流量计做了大量的基础试验研究,为双钝体涡街流量计的结构优化设计提供了依据。本文的主要内容如下: 概述了流量计的发展历史与现状,详细的阐述了涡街流量计的原理以及优缺点,全面综述了涡街流量计的国内外研究现状,确定了本文的主要研究任务。 对试验装置的设计和选用、试验流量计的设计以及检测元件的选用等作了全面的分析,对整个试验装置作了系统的介绍。 在单钝体激振优化设计的基础上,通过大量的试验,分别从斯特劳哈尔数角度和涡街强度角度对双钝体组合的激振优化设计做了研究,得出了通过适当的选择钝体的组合,双钝体涡街流量计的精度和单钝体涡街流量计是相当的结论。对传感器的抗干扰性能进行了试验研究,通过试验找到了后钝体与传感器之间的最佳距离,试验得出,传感器要尽量深入到流量计的管道中,极限是深入到产生最强最稳定的涡街的地方。并且得出采取增加隔离弹性的办法对双钝体涡街流量计的抗干扰没有明显影响的结论。 运用正交实验法研究了不同双钝体组合对斯特劳哈尔数影响,得出通过选择适当的钝体及钝体组合,通过试验可以设计出满足要求的涡街流量计的结论。 最后对于最优的钝体组合,做了检定试验,结果证明双钝体涡街流量计可以达到0.5-1级精度的贸易计量标准。同时,通过检定试验证明了理论研究结果的正确性,即当两钝体宽度相等,且距离等于两列旋涡之间的距离L时,可获得最佳的流体振动特性。


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