Savez-vous pourquoi il existe différentes situations de performances dans différentes mesures de débit et pourquoi le débit est limité lors de l'utilisation de débitmètres à acétylène ?L'éditeur a fourni à chacun une analyse et des détails sur les points suivants.Jetons un coup d'oeil ensemble et voyons ce que c'est réellement ?
À l'heure actuelle, il existe de nombreux types de débitmètres dans la production industrielle, qui fonctionnent sur la base de différents principes de mesure, tels que les principes mécaniques, les principes thermiques, les principes électriques et les principes optiques.Le débitmètre d'acétylène est un débitmètre volumique qui utilise le principe de la rue vortex de Karman pour mesurer le débit volumique, le débit volumique standard ou le débit massique de gaz, de vapeur ou de liquide.Principalement utilisé pour la mesure du débit des fluides de canalisations industrielles, tels que les gaz, les liquides, la vapeur et d'autres fluides.Les caractéristiques sont une faible perte de charge, une large plage, une grande précision et ne sont presque pas affectées par des paramètres tels que la densité du fluide, la pression, la température et la viscosité lors de la mesure du débit volumétrique dans des conditions de travail.Aucune pièce mécanique mobile, donc grande fiabilité et faible maintenance.Les paramètres de l'instrument peuvent être stables pendant une longue période.Le débitmètre d'acétylène adopte un capteur de contrainte piézoélectrique avec une grande fiabilité et peut fonctionner dans la plage de température de fonctionnement de -20 ℃ à +250 ℃.Il existe des signaux analogiques standard et des sorties de signaux d'impulsion numériques, faciles à utiliser avec des systèmes numériques tels que des ordinateurs.C'est un instrument de mesure relativement avancé et idéal.Les débitmètres d'acétylène présentent des avantages significatifs en termes de principes inhérents, de structure, d'installation et de maintenance, de coûts d'exploitation et de consommation d'énergie, ce qui en fait actuellement l'un des meilleurs choix pour les gaz et les liquides à faible viscosité.Cependant, les débitmètres d'acétylène présentent des difficultés techniques qui doivent être surmontées sous certains aspects.Ensuite, nous explorerons principalement certaines limites de la détection des débitmètres d'acétylène dans des conditions de faible débit et de débit élevé, et proposerons quelques solutions et effets de mise en œuvre.
1. Avantages et inconvénients des débitmètres d'acétylène
Les débitmètres à acétylène sont supérieurs aux débitmètres à orifice traditionnels dans de nombreuses applications.Par exemple, il y a environ 20 points d'étanchéité statiques dans un circuit de mesure d'un débitmètre à orifice.En comparaison, les points d'étanchéité statiques des débitmètres d'acétylène ne sont que de trois, ce qui les rend moins sujets aux fuites.Ils ne sont pas affectés par la température, la pression, la densité, etc. du fluide, et le coefficient de débit reste inchangé pendant longtemps.Cependant, l’utilisation de débitmètres d’acétylène pose également certains problèmes.
1) Étant donné que le signal original du débitmètre d'acétylène est un signal de fréquence, le débitmètre d'acétylène est en fait un instrument numérique.Tant qu’il peut fonctionner correctement, sa précision doit être garantie.Mais une fois qu'il ne peut pas fonctionner correctement, l'erreur de mesure générée sera très importante, et même la tendance des changements de débit ne pourra pas être indiquée, complètement incapable de fonctionner.
2) La portance d'un vortex est directement proportionnelle au carré du débit et directement proportionnelle à la densité du fluide.Par conséquent, lorsque le débit diminue, le signal vortex s’affaiblit fortement dans une relation de second ordre, tandis que le signal vortex du gaz est bien inférieur à celui du liquide.Lorsqu'il est utilisé pour la détection de flux de gaz, le signal vortex est faible en raison de la faible densité et du faible débit, qui peuvent facilement être submergés par les interférences.Le débitmètre ne peut pas identifier correctement le vortex, ce qui entraîne un échec de mesure.
3) En raison de la sensibilité des capteurs du débitmètre d'acétylène pour détecter les petites forces de levage du vortex à faible débit, la structure du capteur est directement limitée.En réponse aux questions ci-dessus, certaines discussions seront menées ci-dessous.
2. Principe de fonctionnement et structure du débitmètre d'acétylène
2.1 Le principe de fonctionnement des débitmètres d'acétylène est souvent observé dans la vie quotidienne, comme le phénomène de rue vortex.Par exemple, un drapeau dans le vent se balance en raison du vortex généré par le mât du drapeau.Plus le vent est fort, plus le drapeau oscille rapidement – la fréquence d'oscillation est proportionnelle à la vitesse du vent.La conception des piliers des ponts, des cheminées et des immeubles de grande hauteur doit également tenir compte de la force destructrice des rues tourbillonnantes.Le débitmètre d'acétylène fait référence au principe du phénomène de rue vortex dans la vie quotidienne, en insérant une colonne de taille et de forme appropriées (c'est-à-dire un générateur de rue vortex) dans le pipeline.Lorsque le fluide circule, des vortex alternés sont générés des deux côtés de la rue des vortex après l'apparition du corps, et ce type de vortex est appelé le vortex de Carmen.La fréquence du vortex est directement proportionnelle au débit.Il peut être représenté par l'équation suivante : F = stv/d Dans l'équation (1), f est la fréquence du vortex ;V est la vitesse moyenne du fluide circulant à travers le générateur de vortex ;D est la largeur de la surface d'écoulement du générateur de rues vortex ;St est le nombre de Strouhal, avec une plage de valeurs allant de 0,14 à 0,27.Lors de la mesure, on suppose généralement que St=0,2.À partir de là, en mesurant la fréquence du vortex, la vitesse moyenne v du fluide circulant à travers le générateur de vortex peut être calculée, puis le débit q peut être calculé à partir de l'équation suivante : Q = vA.Parmi eux, A est la section transversale du fluide circulant à travers le corps générateur de vortex.
2.2 Structure du débitmètre d'acétylène
La structure de base des débitmètres d'acétylène se compose de deux parties : les capteurs et les convertisseurs.Le capteur comprend un générateur de vortex, des composants de détection, etc. ;Le convertisseur comprend un circuit d'amplification, un circuit de filtrage et de mise en forme et un circuit de conversion N/A ;Les types courants de générateurs de rues vortex comprennent les colonnes cylindriques, en forme de T, quadrangulaires et triangulaires.Actuellement, il est largement utilisé et le retour d’information est bon avec le générateur de vortex de type colonne triangulaire.Les composants de détection comprennent des plaquettes piézoélectriques, des thermistances, des ondes ultrasonores et des condensateurs différentiels à jauge de contrainte.La partie convertisseur est fondamentalement intelligente et toutes les puces de microprocesseur y sont installées.Le flux Vortex peut être directement installé sur les pipelines, avec une forte interchangeabilité, un petit volume et une précision de fonctionnement élevée à long terme, ce qui le rend adapté à la mesure de la plupart des liquides, vapeurs et gaz.
3. La limitation de la mesure des petits débits et des faibles débits est basée sur le principe des débitmètres à acétylène.La force du signal de débit est proportionnelle au carré du débit, c'est-à-dire que lorsque le débit diminue, le signal vortex diminue fortement dans une relation carrée.
La figure 2 montre l'enregistrement de la forme d'onde du signal de rue vortex lorsque le débit augmente à partir de zéro.Dans les mêmes conditions, la force vortex générée par un débit de gaz de 1 m/s n’est que de 1/25 de celle d’un débit de 5 m/s.Pour assurer la détection de petits débits, il est nécessaire d'avoir une sensibilité de détection des vibrations de Foucault extrêmement élevée, amplifiant le signal de débit des milliers de fois, ce qui rend le débitmètre d'acétylène extrêmement sensible aux vibrations des canalisations de vapeur.Lorsqu'il n'y a pas de débit, l'indication réelle est un signal d'interférence de vibration, ce qui constitue un problème majeur dans l'application pratique des débitmètres d'acétylène.Le composant de détection du débitmètre d'acétylène utilise des puces piézoélectriques pour détecter la fréquence f du vortex, obtenant ainsi un signal de tension.Ce signal de tension doit passer par un circuit d'amplification et un dispositif de déclenchement pour convertir la fréquence du vortex * * * en un signal d'impulsion que l'instrument peut afficher.Ce signal d'impulsion est renvoyé au dispositif d'instrument de conversion pour le convertir en débit mesuré qui peut être affiché.Parmi eux, le facteur d'amplification A de l'amplificateur et la tension de seuil du déclencheur peuvent tous deux être ajustés.
Comme le montre la figure 3. Sur la figure 3, la tension du signal d'entrée est E, le signal de bruit est converti en borne d'entrée de tension sous la forme V, la tension de seuil U est émise sous la forme u via l'amplificateur et le facteur d'amplification de l'amplificateur est A. Puisque u=AU, changer A ou U a le même effet.Comme le montre la figure 4. Pour faire du signal de sortie du déclencheur un signal valide, il est nécessaire de rendre le signal valide d'entrée u du déclencheur beaucoup plus grand que le signal de bruit.Par conséquent, les conditions nécessaires au fonctionnement normal des débitmètres d’acétylène sont : E>u>V.Lors de la mesure de fluides à faible débit et à faible débit à l'aide de débitmètres à acétylène, sur la base de l'analyse ci-dessus, il est nécessaire d'augmenter le rapport signal/bruit, d'essayer d'augmenter le signal effectif du débit d'entrée et de réduire l'amplitude. du signal d'interférence généré par les vibrations mécaniques.Par conséquent, la forme structurelle du fluide résistif peut être modifiée pour permettre au capteur de mieux recevoir la fréquence de pulsation du vortex, ce qui peut augmenter considérablement l'amplitude du signal effectif.Une autre méthode plus pratique et plus efficace consiste à installer une paire de cristaux piézoélectriques symétriques aux deux extrémités du générateur de vortex, à utiliser un capteur piézoélectrique différentiel pour détecter le signal et à utiliser un circuit d'amplification différentielle pour amplifier le signal, comme le montre la figure 4. Du fait que l'interférence générée par les vibrations mécaniques dans le circuit exerce la même force sur les deux cristaux piézoélectriques et que les tourbillons fluides sont générés alternativement des deux côtés du fluide bloquant, le signal généré par l'interférence est amplifié par amplification différentielle. , et les signaux de vibration mécaniques s'annulent et se réduisent en raison du même effet.Cependant, les signaux de flux des cristaux piézoélectriques opposés sont additionnés et améliorés.En conséquence, les interférences des signaux de vibrations mécaniques sont considérablement réduites.
4. On pense généralement que la limitation du débit élevé et de la mesure du débit élevé est que le débit de vapeur dans le pipeline ne dépasse pas 60 m/s.Lors de la sélection d'un débitmètre, une plage de 60 m/s est suffisante.Cependant, lors de l'analyse spectrale en ligne et en temps réel, il a été constaté que les pipelines inférieurs à 80 ont souvent des débits élevés supérieurs à 80 m/s.Près de la moitié d’entre eux ont des débits élevés dépassant 100 m/s, et plus encore, le débit peut atteindre 180 m/s.Lorsque le débit d'acétylène général est trop élevé, il est difficile d'estimer l'ampleur du débit ultra-élevé en raison du grave phénomène d'onde de fuite.Comme le montre la figure 5, le phénomène d'onde de fuite réduit le débit de 44,3 %.En réponse à ce phénomène, une analyse spectrale + un filtrage dynamique sont adoptés pour améliorer les fluctuations du signal et éliminer le phénomène des « ondes de fuite ».Le signal peut être analysé à la fois dans le domaine temporel et dans le domaine fréquentiel.L'image du signal dans le domaine temporel est basée sur l'axe du temps comme axe horizontal ;L'image du signal dans le domaine fréquentiel est basée sur la valeur de fréquence comme axe horizontal.L'analyse dans le domaine temporel des signaux se concentre principalement sur l'impression intuitive du signal, telle que la période du signal, l'amplitude du signal à un moment donné, etc. L'analyse dans le domaine fréquentiel des signaux utilise la transformée de Fourier pour transformer X (t) dans X (f).La méthode de transformation spécifique ne sera pas répétée ici.Le spectre fréquentiel du signal indique la taille de ses composants à différentes fréquences, fournissant ainsi des images dans le domaine fréquentiel plus spécifiques et plus riches que les images dans le domaine temporel.Dans l'oscilloscope Pico Scope, sa fonction d'analyse spectrale peut être utilisée pour observer le spectre du signal.Le filtrage du signal est généralement une méthode couramment utilisée dans le traitement du signal.L'objectif principal du filtrage du signal est d'obtenir le signal souhaité et de filtrer les signaux qui ne répondent pas aux exigences expérimentales.Il existe généralement plusieurs méthodes, notamment passe-bas, passe-haut, passe-bande et coupe-bande.Dans les applications pratiques, il s'agit généralement de concevoir un circuit de filtrage pour filtrer le circuit.Lors des tests et des mesures, il est souvent nécessaire de filtrer les parasites présents dans le signal.Essayez d'éliminer autant que possible les facteurs d'influence et effectuez directement une analyse spectrale en temps réel sur le signal brut du capteur d'acétylène * * * pour obtenir la valeur du débit à des débits ultra-élevés.Comme le montre la figure 6.
En raison de sa compatibilité facile avec les appareils électroniques numériques, débitmètres d'acétylène sont un instrument de mesure relativement avancé et idéal.La portance d'un vortex est directement proportionnelle au carré du débit et directement proportionnelle à la densité du fluide.Par conséquent, lorsqu'il y a un petit débit, un faible débit, ou un grand débit, un débit élevé, des exigences plus élevées sont proposées pour les débitmètres d'acétylène.Cet article explore cette question en conséquence.Afin de permettre aux débitmètres d'acétylène de mesurer autant que possible les faibles débits et les petits débits, il est nécessaire d'améliorer le rapport signal/bruit en utilisant des capteurs piézoélectriques différentiels et des circuits d'amplification différentiels pour maximiser l'amplitude du débit effectif. Signal et réduire l'amplitude des signaux d'interférence de vibration mécanique.Pour résoudre le problème des ondes de fuite causées par des débits et des débits élevés, des méthodes d'analyse spectrale et de filtrage dynamique sont adoptées pour minimiser autant que possible les ondes de fuite.La figure 7 montre le signal du capteur et le signal de sortie de l'amplificateur du débitmètre lorsqu'ils ne sont pas traités.La partie supérieure de la figure 7 (a) montre le signal d'origine émis par le capteur, et la partie inférieure montre le signal de sortie de l'amplificateur ;La figure 7 (b) montre la vue agrandie.La figure 8 montre le signal du capteur et le signal de sortie de l'amplificateur émis par le débitmètre traité.La partie supérieure de la figure 8 (a) montre le signal d'origine émis par le capteur, et la partie inférieure montre le signal de sortie de l'amplificateur ;La figure 8 (b) montre la vue agrandie.
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