电容式涡街流量计是一种基于卡门涡街原理的智能流量测量仪表,通过检测流体中漩涡的分离频率实现流量计量,广泛应用于气体、液体及蒸汽的流量测量场景。当流体流经非流线型漩涡发生体时,其下游会产生交替排列的卡门涡街。漩涡分离频率与流体流速成正比,通过电容探头检测漩涡引起的压力脉动或结构位移,将物理信号转换为电脉冲信号。经放大、滤波处理后,输出与流量成正比的频率信号或4-20mA标准电流信号,结合仪表常数计算体积流量,并可通过温压补偿获得质量流量。
1、旋涡发生体(Vortex Shedder)
功能:安装在管道中心,当流体流经时,在其下游两侧交替产生规则的旋涡(卡门涡街)。
特点:
形状通常为三角柱、梯形柱或T型柱,经过精密设计以保证旋涡稳定、频率与流速成正比。
材质为不锈钢或其他耐腐蚀材料,与管道材质匹配。
关键作用:产生稳定的旋涡列,是流量计工作的物理基础。
2、电容式传感器(Capacitive Sensor)
功能:检测旋涡引起的压力或振动变化,并将其转换为电信号。
工作原理:
传感器通常位于旋涡发生体后方或与其一体。
旋涡交替产生时,会在发生体两侧形成微小的压力差或引起微弱振动。
电容式传感器由两个极板构成,其中一个为固定极板,另一个为可动膜片。压力变化导致膜片位移,改变两极板间的距离,从而引起电容量变化。
这种电容变化被转换为频率信号(与旋涡频率一致)。
优点:灵敏度高、响应快、耐高温、抗干扰能力强,适合蒸汽和气体测量。
3、探头组件(Sensor Probe/Pickup Assembly)
功能:将传感器与管道内部隔离,同时传递压力/振动信号。
结构:
通常为密封的金属杆或腔体结构,一端连接传感器,另一端伸入管道靠近旋涡发生体。
内部可能包含传压孔或振动传导结构。
具有良好的密封性(使用O型圈或焊接密封),防止介质泄漏。
4、表体(Flow Body/Sensor Housing)
功能:承载旋涡发生体和探头,与管道连接,构成流体通道。
特点:
通常为法兰式或夹持式结构,便于安装。
内壁光滑,符合流体力学要求。
材质根据介质选择(如304、316不锈钢等)。
5、转换器(Transmitter/Signal Processor)
功能:将传感器输出的微弱电容变化信号进行放大、滤波、整形和处理,转换为标准输出信号。
主要处理内容:
检测旋涡频率(f)。
根据公式Q=f/K计算瞬时流量(Q),其中K为仪表系数。
进行温度/压力补偿(若带温压传感器,用于蒸汽或气体质量流量计算)。
输出标准信号(如4-20mA、脉冲、HART、RS485等)。
形式:可为一体式(与表体集成)或分体式(通过电缆连接)。
6、显示单元(Local Display,可选)
功能:现场显示瞬时流量、累计流量、温度、压力、报警状态等信息。
通常集成在转换器上,为LCD或LED显示屏。
7、安装附件与密封件
法兰或卡箍:用于与管道连接。
密封垫片:保证连接处密封。
接地环或接地电极(必要时):确保电气安全和信号稳定。
保温套(用于低温或高温环境)。
8、温度/压力传感器(可选,用于补偿)
部分高级型号集成Pt100热电阻或压力传感器,用于对气体或蒸汽进行密度补偿,实现质量流量或能量流量测量。
