用于深冷介质的涡街流量计 【技术领域】
本发明属于流量测量仪表领域，涉及一种用于深冷介质的低温涡街流量计。
背景技术
目前在低温条件下，工程上主要应用涡轮流量计、压差式流量计、科里奥利流量计。以上各流量计在价格或性能上存在一定缺陷。
压差流量计精度低精度只能做到1％，压力损失大，容易产生气蚀，影响测量精度。
涡轮流量计有转动部件，容易磨损，寿命较短，尤其在开始输入液体时，容易引起低温液体急剧蒸发造成转子旋转速度飞升，比通常快十倍左右，造成轴承在短时间内损坏。另外，目前涡轮流量计在我国无法进行低温标定，影响涡街流量计在低温介质中地精度。
科里奥利流量计压力损失较大，低温气体容易气化，影响测量精度，且价格较高。
综上所述，研制一种费用低，精度高，适合测量低温介质的流量计具有重要的实际意义和广阔前景。
【发明内容】
用于深冷介质的涡街流量由低温涡街流量计壳体、漩涡发生器、低温信号检测器、信号变换器、低温法兰组成。其特征为：本发明采用三角柱漩涡发生体，并将其焊接在隔热流量计壳体中，流量计壳体采用高真空绝热方式，壳体由内、外两层组成，壳体采用真空夹套氩弧焊接，并在流量计壳体底部焊接负压真空抽气阀接口，并配负压真空抽气阀抽出空气以达到高真空绝热效果。在流量计壳体上开小孔，在小孔周围同样采用真空夹套氩弧焊接以保证壳体的密闭性，信号检测器支架通过螺钉固定在壳体上。在检测器支架中放入信号检测器，并通过螺栓将信号检测器固定在支架上。信号变换器置于信号检测器支架顶端，在信号检测器支架顶端和信号变换器壳体内部车出螺纹，并通过螺纹连接。信号检测器产生的信号通过屏蔽电缆接入信号变换器中。在壳体两端焊接低温法兰，用于将流量计固定在管道上。
涡街流量计智能信号变送器采用模块化设计，包括信号采集，数据分析处理的MCU单元，以及具有显示、打印和通讯输出功能单元。信号采集单元采集涡街频率信号，压力信号和温度信号。压力信号与温度信号用于深冷介质的温压补偿计算。介质温度通过热电偶测量，信号经过调理电路整形放大后输入到串行A/D转换器中。介质压力通过压力传感器测量，测量信号经过压力信号调理电路后输入到串行A/D转换器中。涡街流量计信号检测器输出的压电频率信号通过电荷放大电路转换为电压信号，然后经过低通滤波器和二阶信号放大器进行信号调理，放大后的信号分为两路，一路输入到串行A/D转换器中，另外一路经过整形隔离后直接对外输出脉冲信号。12位串行A/D转换器将信号采集单元输出的频率、温度、压力信号进行采集后输入到MCU单元中进行处理。MCU单元先通过涡街频率信号计算出低温介质的瞬时体积流量和累积体积流量，再根据温度信号和压力信号进行温压补偿计算，同时计算出当前介质密度，将体积流量转换成质量流量。最终数据可通过D/A转换芯片输出与脉冲频率大小成正比的4～20mA的标准远传信号，也可通过RS485通讯接口输出或打印机打印，并接有液晶显示屏本地实时显示流量数据。
软件程序采用模块化程序结构和多任务调度机制，各任务由系统调度程序调度。任务模块包括：系统自检，输入采集模块，流量计算模块，显示模块，键盘处理模块，通讯模块，报警模块，掉电处理模块和子程序库。
【附图说明】
附图1：用于深冷介质的涡街流量计结构示意图
附图2：智能信号变送器原理图
附图3：软件结构框图
附图4：涡街频率信号调理电路图
附图5：温度信号调理电路图
附图6：压力信号调理电路图
附图7：微控制器模块原理图
【具体实施方式】
用于深冷介质的涡街流量由低温涡街流量计壳体、漩涡发生器、低温信号检测器、信号变换器、低温法兰组成。其特征为：本发明采用三角柱漩涡发生体，并将其焊接在隔热流量计壳体中，流量计壳体采用高真空绝热方式，壳体由内、外两层组成，壳体采用真空夹套氩弧焊接，并在流量计壳体底部焊接负压真空抽气阀接口，并配负压真空抽气阀抽出空气以达到高真空绝热效果。在流量计壳体上开小孔，在小孔周围同样采用真空夹套氩弧焊接以保证壳体的密闭性，信号检测器支架通过螺钉固定在壳体上。在检测器支架中放入信号检测器，并通过螺栓将信号检测器固定在支架上。信号变换器置于信号检测器支架顶端，在信号检测器支架顶端和信号变换器壳体内部车出螺纹，并通过螺纹连接。信号检测器产生的信号通过屏蔽电缆接入信号变换器中。在壳体两端焊接低温法兰，用于将流量计固定在管道上。
涡街流量计智能信号变送器采用模块化设计，包括信号采集，数据分析处理的MCU单元，以及具有显示、打印和通讯输出功能单元。信号采集单元采集涡街频率信号，压力信号和温度信号。压力信号与温度信号用于深冷介质的温压补偿计算。介质温度通过热电偶测量，信号经过调理电路整形放大后输入到串行A/D转换器中。介质压力通过压力传感器测量，测量信号经过压力信号调理电路后输入到串行A/D转换器中。涡街流量计信号检测器输出的压电频率信号通过电荷放大电路转换为电压信号，然后经过低通滤波器和二阶信号放大器进行信号调理，放大后的信号分为两路，一路输入到串行A/D转换器中，另外一路经过整形隔离后直接对外输出脉冲信号。12位串行A/D转换器将信号采集单元输出的频率、温度、压力信号进行采集后输入到MCU单元中进行处理。MCU单元先通过涡街频率信号计算出低温介质的瞬时体积流量和累积体积流量，再根据温度信号和压力信号进行温压补偿计算，同时计算出当前介质密度，将体积流量转换成质量流量。最终数据可通过D/A转换芯片输出与脉冲频率大小成正比的4～20mA的标准远传信号，也可通过RS485通讯接口输出或打印机打印，并接有液晶显示屏本地实时显示流量数据。
软件程序采用模块化程序结构和多任务调度机制，各任务由系统调度程序调度。在这种结构下，各功能模块由系统调度，程序启动执行完毕后返回系统调度程序，彼此处于同等地位，其执行顺序也比较灵活，且可在程序运行过程中动态的改变执行结构。在多任务结构下程序的调适与维护也变得容易。程序以分立模块形式存在，各模块功能独立相互影响小，利于单独调适，可方便的找出问题所在。并且对程序的扩充更为方便，不用更改原有结构，只需增加要扩充的部分即可。任务模块包括：系统自检，输入采集模块，流量计算模块，显示模块，键盘处理模块，通讯模块，报警模块，掉电处理模块和子程序库。各模块功能如其名称所示。