電容式渦街流量計是一種基于卡門渦街原理的智能流量測量儀表,通過檢測流體中漩渦的分離頻率實現流量計量,廣泛應用于氣體、液體及蒸汽的流量測量場景。當流體流經非流線型漩渦發生體時,其下游會產生交替排列的卡門渦街。漩渦分離頻率與流體流速成正比,通過電容探頭檢測漩渦引起的壓力脈動或結構位移,將物理信號轉換為電脈沖信號。經放大、濾波處理后,輸出與流量成正比的頻率信號或4-20mA標準電流信號,結合儀表常數計算體積流量,并可通過溫壓補償獲得質量流量。
1、旋渦發生體(Vortex Shedder)
功能:安裝在管道中心,當流體流經時,在其下游兩側交替產生規則的旋渦(卡門渦街)。
特點:
形狀通常為三角柱、梯形柱或T型柱,經過精密設計以保證旋渦穩定、頻率與流速成正比。
材質為不銹鋼或其他耐腐蝕材料,與管道材質匹配。
關鍵作用:產生穩定的旋渦列,是流量計工作的物理基礎。
2、電容式傳感器(Capacitive Sensor)
功能:檢測旋渦引起的壓力或振動變化,并將其轉換為電信號。
工作原理:
傳感器通常位于旋渦發生體后方或與其一體。
旋渦交替產生時,會在發生體兩側形成微小的壓力差或引起微弱振動。
電容式傳感器由兩個極板構成,其中一個為固定極板,另一個為可動膜片。壓力變化導致膜片位移,改變兩極板間的距離,從而引起電容量變化。
這種電容變化被轉換為頻率信號(與旋渦頻率一致)。
優點:靈敏度高、響應快、耐高溫、抗干擾能力強,適合蒸汽和氣體測量。
3、探頭組件(Sensor Probe/Pickup Assembly)
功能:將傳感器與管道內部隔離,同時傳遞壓力/振動信號。
結構:
通常為密封的金屬桿或腔體結構,一端連接傳感器,另一端伸入管道靠近旋渦發生體。
內部可能包含傳壓孔或振動傳導結構。
具有良好的密封性(使用O型圈或焊接密封),防止介質泄漏。
4、表體(Flow Body/Sensor Housing)
功能:承載旋渦發生體和探頭,與管道連接,構成流體通道。
特點:
通常為法蘭式或夾持式結構,便于安裝。
內壁光滑,符合流體力學要求。
材質根據介質選擇(如304、316不銹鋼等)。
5、轉換器(Transmitter/Signal Processor)
功能:將傳感器輸出的微弱電容變化信號進行放大、濾波、整形和處理,轉換為標準輸出信號。
主要處理內容:
檢測旋渦頻率(f)。
根據公式Q=f/K計算瞬時流量(Q),其中K為儀表系數。
進行溫度/壓力補償(若帶溫壓傳感器,用于蒸汽或氣體質量流量計算)。
輸出標準信號(如4-20mA、脈沖、HART、RS485等)。
形式:可為一體式(與表體集成)或分體式(通過電纜連接)。
6、顯示單元(Local Display,可選)
功能:現場顯示瞬時流量、累計流量、溫度、壓力、報警狀態等信息。
通常集成在轉換器上,為LCD或LED顯示屏。
7、安裝附件與密封件
法蘭或卡箍:用于與管道連接。
密封墊片:保證連接處密封。
接地環或接地電極(必要時):確保電氣安全和信號穩定。
保溫套(用于低溫或高溫環境)。
8、溫度/壓力傳感器(可選,用于補償)
部分高級型號集成Pt100熱電阻或壓力傳感器,用于對氣體或蒸汽進行密度補償,實現質量流量或能量流量測量。
