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嘉可科氏质量流量计说明书
发布时间:2021-01-19 09:15:01

科氏质量流量计可以直接测量质量流量,具有测量精度高、重复性好等优点,是当前发展最为迅速的流量计之一。科氏质量流量计由质量流量传感器(或称一次仪表)和变送器(或称二次仪表)组成。

质量流量传感器由流量管、电磁激振器、速度传感器、温度传感器和外壳组成。变送器由驱动模块和数字处理模块组成。驱动模块为电磁激振器提供信号和能量,使流量管稳幅振动; 数字处理模块接收速度传感器的输出信号,交由核心处理器处理,得到质量流量。其中,流量管的稳幅振动是科氏质量流量计工作的前提,所以,驱动部分是科氏质量流量计的重要组成部分。根据驱动信号产生方法的不同,将科氏质量流量计的驱动方式分为3种:模拟驱动、半数字驱动与全数字驱动。模拟驱动依靠模拟电路对驱动信号进行幅值、频率、相位的调节,复杂度低,成本低。在单相流工况下,流量管的固有频率、阻尼比较为稳定,模拟驱动可以取得较好的驱动效果。半数字驱动是模拟驱动向全数字驱动发展的过渡产物,它的频率、相位调节方法与模拟驱动相同,幅值的调节是通过软件调节增益来实现的,驱动能力更强。全数字驱动的驱动信号来自于数字系统的合成,幅值、频率、相位完全受数字系统的控制,驱动能力最强。当遇到气液两相流和批料流等复杂工况,流量管的固有频率和阻尼比将发生很大的变化,数字驱动也能驱动流量管振动。全数字驱动技术复杂,实现困难,虽然有多篇论文从不同的方面对全数字驱动技术进行介绍,但是,很少有论文全面地比较全数字驱动中的各项关键技术细节,并针对不同的应用场合,提供对应的技术方案。

本文对科氏质量流量计中的全数字驱动技术进行综述。从驱动技术的控制对象—流量管振动系统出发,研究它在气液两相流下的振动特性,其中,通过使用变送器在线分析流量管振动信号,得到流量管振动频率的波动情况; 通过建立流量管振动系统的数学模型,得到流量管阻尼比的变化情况。基于流量管振动系统的振动特性,明确在气液两相流下,流量管振动系统对于驱动技术的要求,再结合不同工况下的测量需求,研究和选择相应的启振方法与驱动参数调节方法,并比较单核DSP实现和双核DSP+FPGA实现方案。