產(chǎn)地類別 | 國(guó)產(chǎn) | 產(chǎn)品種類 | 容積 |
---|---|---|---|
價(jià)格區(qū)間 | 面議 | 介質(zhì)分類 | 液體 |
應(yīng)用領(lǐng)域 | 環(huán)保,食品,化工,印刷包裝,紡織皮革 |
產(chǎn)品簡(jiǎn)介
詳細(xì)介紹
DN10渦輪流量計(jì)屬于一種速度式流量計(jì)量?jī)x表。其工作原理:傳感器內(nèi)的渦輪在流體作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),使信號(hào)檢測(cè)器的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化,因此在信號(hào)檢測(cè)器圈中感應(yīng)出交變電壓,在經(jīng)過(guò)放大器放大、濾波、整形輸出方波信號(hào)。此信號(hào)電壓的頻率與葉輪的轉(zhuǎn)速成正比,即與流體的流量(流速)成正比。
主要特點(diǎn):體積??;重量輕;準(zhǔn)確度高(有的流量計(jì)可以當(dāng)作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)儀表);反應(yīng)時(shí)間快(有些可達(dá)到毫秒級(jí));量程比寬(一般為10∶1);壓力損失?。贿m用工作流體溫度高;輸出為脈沖信號(hào),故不易受到干擾;可以長(zhǎng)距離傳輸,便于各種參數(shù)處理。當(dāng)它與多功能、多參數(shù)的顯示儀表(以下簡(jiǎn)稱儀表)組合使用時(shí),可以同時(shí)對(duì)累積流量、瞬時(shí)流量或流體溫度、內(nèi)部壓力等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量及分析、調(diào)節(jié)。
儀表分類
1.按儀表功能分類,LWGY系列渦輪流量計(jì)可分為2大類,即:
? ■渦輪流量傳感器/變送器
? ■智能一體化渦輪流量計(jì)
2.功能說(shuō)明
渦輪流量傳感器/變送器
該類渦輪流量產(chǎn)品本身不具備現(xiàn)場(chǎng)顯示功能,僅將流量信號(hào)遠(yuǎn)傳輸出。流量信號(hào)可分為脈沖信號(hào)或電流信號(hào)(4-20mA);儀表價(jià)格低廉,集成度高,體積小巧,特別適用于與二次顯示儀、PLC、DCS等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)配合使用。
該類渦輪流量產(chǎn)品均分為基本型和防爆型(ExdIIBT6)兩種,外形如圖
圖1 基本型傳感器/變送器
圖2 防爆型 傳感器/變送器
按照不同的輸出信號(hào),該類產(chǎn)品可分為L(zhǎng)WGY-□N型和LWGY-□A型
LWGY-□N型傳感器:12~24VDC供電,三線制脈沖輸出,高電平≥8V,低電平≤0.8V;信號(hào)傳輸距離≤1000米;
LWGY-□A型變送器:24VDC供電,二線制4-20mA 輸出,信號(hào)傳輸距離≤1000。
智能一體化渦輪流量計(jì)
采用*的超低功耗單片微機(jī)技術(shù)研制的渦輪流量傳感器與顯示積算一體化的新型智能儀表,采用雙排液晶現(xiàn)場(chǎng)顯示,具有機(jī)構(gòu)緊湊、讀數(shù)直觀清晰、可靠性高、不受外界電源干擾、抗雷擊、成本低等明顯優(yōu)點(diǎn)。儀表具備儀表系數(shù)三點(diǎn)修正,智能補(bǔ)償儀表系數(shù)非線性,并可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正。高清晰液晶顯示器同時(shí)顯示瞬時(shí)流量(4位有效數(shù)字)及累積流量(8位有效數(shù)字,帶清零功能)。所有有效數(shù)據(jù)掉電后保持10年不丟。該類渦輪流量計(jì)均為防爆產(chǎn)品,防爆等級(jí)為:ExdIIBT6。
圖3 智能一體化渦輪流量計(jì)
該類渦輪流量計(jì)按照供電方式、是否具備遠(yuǎn)傳信號(hào)輸出可分為L(zhǎng)WGY-□B型和LWGY-□C型
LWGY-□B型:供電電源采用3.2V10AH鋰電池(可連續(xù)運(yùn)行4年以上); 無(wú)信號(hào)輸出功能。
LWGY-□C型:供電電源采用24VDC外供電,輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)兩線制電流信號(hào),并可根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)需要,可增加RS485或HART通訊。
DN10渦輪流量計(jì)1、渦輪流量計(jì)的工作過(guò)程:
渦輪流量計(jì)通常由渦輪(機(jī)械部分)、磁電轉(zhuǎn)換器、放大機(jī)構(gòu)(電子部分)等組成。
當(dāng)流體流經(jīng)安裝在管道里的渦輪,即流經(jīng)渦輪葉片與管道之間的間隙時(shí),由于流體的沖擊作用,使得渦輪圍繞軸心發(fā)生旋轉(zhuǎn)。同時(shí)實(shí)驗(yàn)表明,渦輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)與介質(zhì)流體的體積流量呈現(xiàn)近似的線性關(guān)系。再將渦輪的旋轉(zhuǎn)通過(guò)磁電轉(zhuǎn)換器變換成相對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào),以此脈沖信號(hào)經(jīng)電子放大機(jī)構(gòu)放大后,即可輸送顯示儀表進(jìn)行多參數(shù)物理量的指示。
由前可知,在測(cè)量范圍內(nèi),渦輪的轉(zhuǎn)速與流量成正比,而信號(hào)的脈沖數(shù)則與渦輪的轉(zhuǎn)速成正比。所以,當(dāng)我們檢測(cè)出信號(hào)脈沖總數(shù)以后,除以儀表常數(shù)ξ(次/升),便可計(jì)算得到該段時(shí)間內(nèi)的介質(zhì)流體總量 V(升),即:
V=N/ξ(L) ???????????(1)
舉一例:流量計(jì)ξ為 180 次/L,用儀器測(cè)出在10,min 內(nèi)儀表計(jì)算得的脈沖數(shù)為 7,200 次,則 10,min內(nèi)管道中流過(guò)流體的總量為:
V=N/ξ=7200 次/180 次/L=40L
2、渦輪旋轉(zhuǎn)的基本原理:
渦輪流量計(jì)主要組件包括:導(dǎo)流體組件、渦輪組件、殼體、磁電轉(zhuǎn)換器和放大機(jī)構(gòu)等。通過(guò)對(duì)流體流過(guò)管道及渦輪結(jié)構(gòu)的分析,我們可以得出,當(dāng)流體沿管道的軸線方向流動(dòng)而沖擊渦輪葉片時(shí),便有與流量 Q、密度φ和流速 V 的乘積成比例的力作用于葉片上,推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。
如圖 2 所示,由于渦輪對(duì)流體是作相對(duì)運(yùn)動(dòng),如果渦輪旋轉(zhuǎn)的圓周速度 V=w·r 與軸線平行的流速與葉片的夾角為θ,流通面積為 A,則介質(zhì)流速 V=Q/A,則推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)的力矩 M 可用下式表示:
M=K1·tgθ·rρQ2/A–ωr2ρQ ???????????(2)
式中:K1——與流量計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸、流體質(zhì)量、狀態(tài)有關(guān)的參數(shù);r——平均半徑,常取葉片寬度 1/2 到中心的距離。
由(2)式可知,力矩 M 除與流量 Q 有關(guān)外,與流體介質(zhì)密度ρ、流動(dòng)狀態(tài)與流向等多個(gè)因素有關(guān)。
在渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí),除推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩 M外,還同時(shí)存在阻礙渦輪旋轉(zhuǎn)的阻力矩,其中包括:介質(zhì)粘度對(duì)渦輪摩擦引起的阻力矩 M1,軸承摩擦引起的阻力矩 M2,磁電轉(zhuǎn)換器引起的磁電反應(yīng)阻力矩M3。根據(jù)動(dòng)量矩守恒原理,渦輪的運(yùn)動(dòng)方程式可以用以下函數(shù)關(guān)系式表示:
Jdω/dt=M-M1-M2-M3(3)
式中:J——渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;dω/dt——渦輪的角加速度。
由(3)式可知,當(dāng) dω/dt 為零時(shí),渦輪以角速度ω作勻速轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí),dω/dt≠0,渦輪將作加速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,隨著流量的穩(wěn)定,渦輪又會(huì)達(dá)到新的力矩平衡狀態(tài),即 dω/dt 又等于零值。就是說(shuō),渦輪將以另一新的角速度勻速旋轉(zhuǎn),以適應(yīng)新的流量,并出現(xiàn)了新的穩(wěn)定狀態(tài)。
通過(guò)分析和計(jì)算可知,在 dω/dt=0 時(shí),渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω與體積流量 Q 有如下式的近似關(guān)系:
ω=ξQ-ξa (4)
式中:a——與流量計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)、流體介質(zhì)、流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)的系數(shù);ξ——流量計(jì)轉(zhuǎn)換系數(shù),當(dāng)介質(zhì)流量大于某一數(shù)值時(shí),在一段區(qū)間內(nèi)可以近似看作為一常數(shù),有時(shí)也稱為儀表常數(shù)。
儀表常數(shù)ξ是流量計(jì)重要的特性參數(shù),由于流量計(jì)是通過(guò)磁電轉(zhuǎn)換器將角速度ω 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖數(shù),因而我們可以把ξ看成是單位體積流量 Q 通過(guò)流量計(jì)時(shí),轉(zhuǎn)換器輸出的脈沖數(shù)(脈沖數(shù)/升),故也稱為流量系數(shù)。流量計(jì)作為產(chǎn)品出廠時(shí),生產(chǎn)單位則是測(cè)取測(cè)量范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)換系數(shù)平均值作為儀表常數(shù),因而可以認(rèn)為流體總量 V 與脈沖數(shù) N 的關(guān)系,如(5)式所示:
V=N/ξ(5)
3、磁電轉(zhuǎn)換器的工作過(guò)程:
磁電轉(zhuǎn)換器工作時(shí)如圖 3 所示。
當(dāng)流體通過(guò)渦輪葉片時(shí),渦輪 5 將發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),葉輪片 4 將周期性切割磁鋼 1 而產(chǎn)生磁力線 3,從而改變通過(guò)線圈 2 的磁通量,根據(jù)電磁感應(yīng)原理,在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動(dòng)的電勢(shì)信號(hào)。不難理解,脈動(dòng)電勢(shì)信號(hào)的頻率與渦輪旋轉(zhuǎn)的角速度ω成正比,即與被測(cè)介質(zhì)的流量 Q 成正比。通過(guò)放大機(jī)構(gòu)(電子部分)將上述脈沖信號(hào)放大到 1V 左右脈沖電壓,傳送給顯示儀表,即可顯示出被測(cè)介質(zhì)的流量數(shù)據(jù)。
4、渦輪流量計(jì)顯示儀表工作原理:
根據(jù)我們對(duì)流量計(jì)工作原理的分析和探討,得知流量計(jì)輸出的信號(hào)是電脈沖數(shù),因此儀表就是將單位時(shí)間的輸出脈沖和輸出脈沖的總數(shù)轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)流量和流體總量,并把以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后通過(guò)數(shù)字量顯示。因而儀表的組成可以用圖 4 所示的方框圖表示:
4.1 瞬時(shí)流量指示
瞬時(shí)流量指示的實(shí)質(zhì),就是對(duì)瞬時(shí)頻率、脈沖信號(hào)的指示,是將信號(hào)處理后的頻率、脈沖線性地轉(zhuǎn)換成直流電信號(hào)而指示相應(yīng)的流量參數(shù)。如果是模擬儀表,標(biāo)尺常以頻率(Hz)數(shù)值分度,指示的頻率值 f除以流量計(jì)儀表常數(shù)ξ就能夠得到瞬時(shí)體積流量值Q。如圖 5 所示的頻率瞬時(shí)指示原理方框圖。
經(jīng)過(guò)整形后的輸入頻率(脈沖)作用于計(jì)算電路的輸入端 T,使電路中交替出現(xiàn)截止或?qū)▋煞N狀態(tài),放大器輸出端脈沖波形被整形,與 T 的波形相反,當(dāng)放大電路出現(xiàn)截止?fàn)顟B(tài)時(shí),電源 E 通過(guò)外圍電路(或集成內(nèi)部)在儲(chǔ)能電容 C 中預(yù)存電荷;當(dāng)放大電路出現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),C 預(yù)存的電荷通過(guò)外圍電路(或集成內(nèi)部)迅速釋放。就這樣輸入的頻率(脈沖)經(jīng)過(guò)電子電路改變?yōu)榕c之相對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)。電路里的電流指示儀表 4 即刻顯示該計(jì)量電流值 I 的多少,I=q/T,而 q=C·E,f=1/T(q 為一個(gè)脈沖周期電容所充電荷量;C 為電容量;E 為電源電壓值;f 為充放電頻率)。合并三式可得到公式(6):
I=C·E·f ?????????????(6)
由公式(6)可知,當(dāng)電源電壓 E 和電容量 C 為常數(shù)時(shí),電流 I 與輸入脈沖的頻率 f 成正比,當(dāng)更改外圍電路(或集成內(nèi)部)儲(chǔ)存電荷的電容 C(1~n)參數(shù)或連接方式以及改變電路數(shù)據(jù)時(shí),就可以得到不同介質(zhì)的流量測(cè)量范圍。在有些流量計(jì)結(jié)構(gòu)中,為了便于檢查指示儀表是否工作正常,在放大器輸入端設(shè)置有自檢電路裝置。它將振蕩器產(chǎn)生的恒定頻率脈沖信號(hào)送入后置電路,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)工作正常與否的目的。
4.2 總量積算
前述我們介紹了流量計(jì)工作原理,通常還要計(jì)量在一定時(shí)間范圍內(nèi),流量計(jì)流過(guò)介質(zhì)的體積或質(zhì)量的累積量,因此顯示儀表具有累積計(jì)算功能。下面我們根據(jù)流量計(jì)實(shí)際工況對(duì)一種累積值計(jì)算方法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析。
圖 6 為一種應(yīng)用除法方案進(jìn)行累積計(jì)算的組成原理圖。
由圖 6 可知,此積算器構(gòu)成中包括了整形、累積脈沖計(jì)數(shù)、系統(tǒng)設(shè)定、總量積算、軟件數(shù)據(jù)的控制等。其 4 個(gè)輸出端分別與四層波段開(kāi)關(guān)的各層相連,通過(guò)軟件控制,組成了系統(tǒng)設(shè)定器。根據(jù)流量計(jì)系數(shù)ξ的值,可以在 0~9,999(其他參數(shù)也可以)之間任意選擇設(shè)定系數(shù)。
由放大電路機(jī)構(gòu)輸出的脈沖信號(hào),經(jīng)整形處理后,成為具有一定幅值和能滿足前沿要求的脈沖信號(hào),將此信號(hào)轉(zhuǎn)入換算電路機(jī)構(gòu),它每輸出一個(gè)脈沖信號(hào)便拖動(dòng)計(jì)數(shù)電路機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)一個(gè)數(shù)碼參數(shù),同時(shí)軟件功能即可識(shí)別紀(jì)錄出一個(gè)數(shù)字量,表明已經(jīng)有一個(gè)單位介質(zhì)體積的流量流過(guò)流量計(jì)。此時(shí)換算電路單元輸出的信號(hào)直接改變觸發(fā)穩(wěn)態(tài)電路,使各計(jì)數(shù)參數(shù)值恢復(fù)到起始的“零”狀態(tài),重復(fù)此過(guò)程即完成了累積脈沖的積算,就是對(duì)累積流量介質(zhì)的積算。
例如:口徑為 80,mm 的流量計(jì),流量系數(shù)ξ為16.25 脈沖/升,通過(guò)軟件將系數(shù)設(shè)定分別置于 1、6、2、5,則每當(dāng)計(jì)數(shù)器收到 1,625 個(gè)脈沖信號(hào)的瞬時(shí),軟件操作發(fā)出指令并輸出一個(gè)固定頻率信號(hào),使電路狀態(tài)發(fā)生變化,使計(jì)數(shù)電路結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)一個(gè)計(jì)量單位,從而實(shí)現(xiàn)了逢 K 進(jìn)一的累計(jì)運(yùn)算,顯示儀表就能夠顯示出流體介質(zhì)總量。
通過(guò)上例分析可知,如果流量計(jì)輸送到顯示儀表的脈沖總數(shù)為 N,經(jīng)換算后,送到總量積算器的脈沖數(shù)為 Nc,則流體介質(zhì)計(jì)量總量為:
V=N/ξ=N/ξ·10m/10m=N/K·10m ????????????(7)
式中:K 為設(shè)定系數(shù),(K=10m·ξ);m 為整數(shù)。
本除法方案設(shè)定系數(shù)的方式較為簡(jiǎn)單,穩(wěn)定性比較好,電路容易實(shí)現(xiàn),可以直接將流量系數(shù)ξ 輸入軟件中,控制系數(shù)設(shè)定器,積算器就可以逢 K 進(jìn)一,顯示儀表指示出流體介質(zhì)總量。