CN109632021A - 一种用于涡街流量计的管路共振测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于涡街流量计的管路共振测量方法，包括以下步骤：将涡街流量计安装到待测管路；根据涡街流量计及管路特性，确定激励方式，激励频率范围[f_e1,f_e2]，激励加速度范围[a₁,a₂]，激励时长t，利用在管路上施加与外界干扰相近的周期激励信号使其振动；进行固有频率测量，在激励加速度a₁下，以选定的激励方式，在激励频率[f_e1,f_e2]范围内对管路进行激励，采集涡街探头的检测信号；对获取的振动时域信号进行处理，得到幅值‑频率(v‑f)频谱图；涡街流量计将管路的前n阶固有频率数值作为共振干扰点，剔除共振干扰点所对应的误读频率，测得正确的涡街频率，以消除共振对涡街测量的影响。

Description

一种用于涡街流量计的管路共振测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于涡街流量计的固有频率测量方法。

技术背景

工业领域中常用到涡街流量计测量流体的体积流量，涡街流量计是一种基于卡门涡街原理的速度式流量仪表，因其结构简单、维护方便、测量范围宽、压力损失小、对流体物性变化不敏感等特点而得到了广泛的应用。卡门涡街源于流体振动，表征了旋涡脱落频率与流体流动速度的正比关系，因而涡街流量计可测得流体涡街频率，但该频率极易受振动噪声的干扰而不稳定，而涡街流量计的安装环境中不可避免地存在振动干扰，如与管路相连的离心泵、压缩机的周期性振动及阀门动作造成的压力脉动干扰等。特别地，当外界干扰频率与涡街管路的固有频率相近时，会发生共振现象。涡街管路的共振对生产安全造成极大的威胁，如强烈的管路振动会使管路附近的连接部位发生松动和破裂，轻则发生泄漏，重则由破裂发生爆炸。另外，管路共振会使涡街流量计失灵，造成涡街频率的误读现象。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明涉及一种用于涡街流量计的管路共振测量方法。技术方案如下：

一种用于涡街流量计的管路共振测量方法，包括以下步骤：

1)将涡街流量计安装到待测管路；

2)根据涡街流量计及管路特性，确定激励方式，激励频率范围[f_e1,f_e2]，激励加速度范围[a₁,a₂]，激励时长t，利用在管路上施加与外界干扰相近的周期激励信号使其振动；

3)进行固有频率测量，在激励加速度a₁下，以选定的激励方式，在激励频率[f_e1,f_e2]范围内对管路进行激励，采集涡街探头的检测信号，改变激励加速度，重复该步骤以进行重复性实验，激励加速度的改变不影响固有频率，只改变振动强度；

4)对获取的振动时域信号进行处理，得到幅值-频率(v-f)频谱图，对频谱图进行扫描，得到幅值跳跃点，其所对应的频率即是涡街管路的前n阶固有频率f_n1、f_n2、f_n3...f_nn；

5)涡街流量计将管路的前n阶固有频率数值作为共振干扰点，剔除共振干扰点所对应的误读频率，测得正确的涡街频率，以消除共振对涡街测量的影响。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明实施例提供的涡街流量计与管路连接示意图；

图3为本发明实施例提供的固有频率测量结果图。

图4为实验结果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图以及及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明的测量流程图，流程如下：

1)将涡街流量计安装到待测管路；

2)根据涡街流量计及管路特性，确定激励方式，激励频率范围[f_e1,f_e2]，激励加速度范围[a₁,a₂]，激励时长t，利用在管路上施加周期激励信号使其振动；

3)进行固有频率测量，在激励加速度a₁下，以选定的激励方式，在激励频率[f_e1,f_e2]范围内对管路进行激励，采集涡街探头的检测信号，改变激励加速度值，重复该步骤以进行重复性实验，激励加速度与与管路振动强度有关，不影响固有频率；

4)对获取的振动时域信号进行处理，获取到幅值-频率(v-f)频谱图，对频谱图进行扫描，得到幅值跳跃点，其所对应的频率即是涡街管路的前n阶固有频率f_n1、f_n2、f_n3...f_nn；

5)涡街流量计将管路的前n阶固有频率数值作为共振干扰点，剔除共振干扰点所对应的误读频率，测得正确的涡街频率，以消除共振对涡街测量的影响。

本发明适用的流量计可以是压电式涡街流量计、电容式涡街流量计、应变式涡街流量计等，此类涡街流量计对振动敏感，较为容易获取振动信号。在外界激励下，管壁上将产生周期波动，如图2所示，涡街流量计探头腔体1和管路2之间的连接方式为直接接触的硬连接，且与发生体3不接触，因而管路发生振动时能够传递给整个的涡街探头腔体，敏感元件能够感受到涡街管路的振动变化，因此能够实现管路共振干扰测量。

以下给出本发明的一个实施例，如图3所示。

激励设备提供实验所需激励条件，本实验选定振动台8，其激励参数由PC机6进行控制。测试管路7采用标准DN100口径，长度为1.8m。将压电式涡街流量计4安装在DN100管路中，根据压电式涡街流量计及管路特性，确定振动台的参数，具体如下：振动加速度分别设为0.2g和0.3g，振动激励频率范围设定[10,1000]，激励方式为扫频，扫频模式为线性扫频，扫频率为60Hz/Min。分别对涡街管路进行激励，利用数据采集卡5采集振动信号。

实验结果如图4，可以发现，当振动频率为59Hz、282Hz附近时幅值急剧升高(50Hz为工频干扰)，且激励加速度越大，幅值越高。其余振动频率点处略有波动但大致保持水平状态，该现象说明激励频率与管路的固有频率接近，因而发生了共振现象，即该DN100管路的前2阶固有频率分别为59Hz、282Hz。最后，涡街流量计将该固有频率作为已知共振干扰点并剔除，以消除管路共振对流量测量的影响，进而提高涡街流量计的稳定性和准确性。

Claims (1)

1.一种用于涡街流量计的管路共振测量方法，包括以下步骤：

1)将涡街流量计安装到待测管路。

2)根据涡街流量计及管路特性，确定激励方式，激励频率范围[f_e1,f_e2]，激励加速度范围[a₁,a₂]，激励时长t，利用在管路上施加与外界干扰相近的周期激励信号使其振动；

3)进行固有频率测量，在激励加速度a₁下，以选定的激励方式，在激励频率[f_e1,f_e2]范围内对管路进行激励，采集涡街探头的检测信号，改变激励加速度，重复该步骤以进行重复性实验，激励加速度的改变不影响固有频率，只改变振动强度；

4)对获取的振动时域信号进行处理，得到幅值-频率(v-f)频谱图，对频谱图进行扫描，得到幅值跳跃点，其所对应的频率即是涡街管路的前n阶固有频率f_n1、f_n2、f_n3...f_nn；

5)涡街流量计将管路的前n阶固有频率数值作为共振干扰点，剔除共振干扰点所对应的误读频率，测得正确的涡街频率，以消除共振对涡街测量的影响。