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影響渦街流量計準確性的因素有哪些

點(diǎn)擊次數:206 發(fā)布時(shí)間:2024-06-17 09:15:34

一、影響因素

渦街流量計的工作原理是在流體中設置漩渦發(fā)生體,從而發(fā)生體兩側交替產(chǎn)生有規則的漩渦,漩渦列在漩渦發(fā)生體下游非對稱(chēng)地排列,產(chǎn)生一定的頻率,通過(guò)公式f=St×v/(1-1.27d/D)×d(式中:St——斯特勞哈爾數,為無(wú)量綱數,與漩渦發(fā)生體及雷諾數有關(guān);v——流速;d——發(fā)生體迎面寬度;D——公稱(chēng)通徑)即可得出流速。

一般來(lái)說(shuō),渦街流量計輸出信號(頻率)不受流體物性和組分變化的影響,是指儀表系數僅與漩渦發(fā)生體形狀和尺寸以及雷諾數有關(guān)。它的優(yōu)點(diǎn)是:結構簡(jiǎn)單牢固,安裝維護方便;多種類(lèi)流體,液、氣、蒸汽及部分混合相皆適用;準確度較高,一般達±1%R;流量范圍寬,可達10∶1或20∶1或更大;壓頭損失??;無(wú)零點(diǎn)漂移;價(jià)格相對便宜。缺點(diǎn)是:不適于低雷諾數Re<20000的情況,對高黏度、低流速、小口徑的使用有限制;對環(huán)境的要求較高,應盡量杜絕有振動(dòng)的場(chǎng)所,且上游側需要有較長(cháng)的直管段;儀表系數較低,且口徑愈大愈低。信號分辨力降低,故口徑不宜過(guò)大,一般應用于DN15~DN300。渦街流量計在測量飽和蒸汽(以飽和蒸汽為例)質(zhì)量流量時(shí),壓力波動(dòng)、干度變化、振動(dòng)、差壓過(guò)大等因素均會(huì )影響渦街流量計準確計量。


二、存在的問(wèn)題分析

工業(yè)現場(chǎng)常用質(zhì)量流量作為測量蒸汽流量的依據,公式如下:

Qm=Qvρ (1)

式中:Qm——質(zhì)量流量,kg/h;Qv——體積流量,m3/h;ρ——流體的密度,kg/m3。

由式(1)可知,質(zhì)量流量與密度有關(guān),也就受壓力、溫度、流體種類(lèi)、干度、流速等因素影響,這幾種因素直接影響流量值的正確測量。


1.干度變化

渦街流量計在測量飽和蒸汽時(shí),要求飽和蒸汽干度不低于85%。但現場(chǎng)實(shí)際情況是飽和蒸汽干度在鍋爐內就小于100%,而經(jīng)管道傳送一段距離后,會(huì )出現干度低于85%的現象,它使測量值下降。

目前,用于測量蒸汽流量的流量計大部分為體積流量計,*先測得體積流量,然后通過(guò)蒸汽的密度計算質(zhì)量流量,也就是假定蒸汽為完全干燥。但是,蒸汽并非完全干燥,如果不考慮蒸汽干度的影響,得出的數據會(huì )低于實(shí)際流量。因此,流量計的二次儀表(流量演算儀)應具有設置飽和蒸汽干度以及修正的功能。但在實(shí)際工況下確定蒸汽的干度很困難。如果能夠改進(jìn)蒸汽流量計入口處的蒸汽品質(zhì),就能改進(jìn)蒸汽流量計的測量準確度。


2.壓力變化大

在熱網(wǎng)管道中有很多閥門(mén)和減壓閥,它們都能改變管道壓力。渦街流量計不是質(zhì)量流量計,它計量蒸汽質(zhì)量取決于管道流速和蒸汽密度,而密度由壓力決定,改變壓力就是改變密度,在剛開(kāi)啟閥門(mén)時(shí)還改變管道流速,這幾種情況都會(huì )產(chǎn)生計量誤差。

在工業(yè)現場(chǎng)壓力經(jīng)常發(fā)生波動(dòng),壓力波動(dòng)會(huì )影響飽和蒸汽密度。當壓力低于或高于標定值時(shí),直接影響質(zhì)量流量值偏高或偏低。


3.管道及流量計震動(dòng)

渦街流量計儀表系數誤差隨管道震動(dòng)加速度的增加而變大,整體抗震性能較差。在相同管道震動(dòng)加速度條件下,無(wú)論震動(dòng)頻率如何變化,渦街流量計儀表系數誤差隨流量增大有減小趨勢,小流量下受管道震動(dòng)影響*大。同時(shí),渦街流量計儀表系數隨管道震動(dòng)頻率的增大而減小。

管道及流量計加固不好,或流量計靠近電動(dòng)機就會(huì )產(chǎn)生震動(dòng)。震動(dòng)會(huì )對渦街流量計產(chǎn)生干擾,使流量計測量值偏高或造成流量誤判。


4.流量計出口側通向大氣

渦街流量計出口側通向大氣,會(huì )出現前后壓差過(guò)大的現象,這會(huì )導致流速達到上限,因此不能正確反映流量變化。出現這種情況主要是由于零點(diǎn)漂移和引壓管布置不合理造成的。


5.流量計前后直管段安裝不符合要求

渦街流量計的安裝對其前后直管段有一定要求,如不符合要求,便會(huì )影響卡門(mén)渦街的正確形成,從而影響飽和蒸汽的測量值。如LUGB-2310型渦街流量計,在管道上游安裝一個(gè)彎頭時(shí),應在渦街流量計的上游側配置長(cháng)度大于等于20D(D為流量計公稱(chēng)通徑)的直管段,下游側配置長(cháng)度大于等于5D的直管段。


三、問(wèn)題的解決方法

1.干度低于85%

當飽和蒸汽干度變化較大且低于85%時(shí),應在流量計出口側(7~8)D處安裝一個(gè)濕度變送器,并根據可測數據按下式進(jìn)行修正:

V=XVg+(1-X)Vf

式中:V——濕蒸汽比容,m3/kg;X——干度,%;Vg——飽和蒸汽的比容,m3/kg;Vf——水的比容,m3/kg;(1-X)——濕度,%。

將處理后的濕蒸汽比容參與質(zhì)量流量的計算可得到準確的數據?,F在市場(chǎng)上的智能流量積算儀,一般只能實(shí)現壓力補償而無(wú)干度補償,一旦遇到干度低于85%的蒸汽(飽和)時(shí)則不能正確反映質(zhì)量流量值。*好采用既適用于壓力補償又適用于干度補償的智能流量顯示儀。


2.波動(dòng)的壓力

如上所述,由于飽和蒸汽對壓力、溫度、密度之間有一定的對應關(guān)系,因此,只需根據壓力變化情況對所測流量密度進(jìn)行修正(如查表分段補償法等),就可得到較為正確的測量值。


3.管道及流量計震動(dòng)

對于管道及流量計產(chǎn)生的震動(dòng),應立即采取加固措施,嚴格按要求施工。若不得已要安裝在震動(dòng)較強的管道上,必須采取減震措施,在傳感器的上下游2D處分別設置管道緊固裝置,并加防震墊。特別注意:在空壓機出口處震動(dòng)較強,不能安裝傳感器,應安裝在儲氣罐之后。


4.流量計出口側通向大氣

渦街流量計出口側直接通向大氣,流速容易達到上限值,這是由前后壓差過(guò)大造成的。此時(shí),渦街流量計因輸出模擬信號(4~20)mA或脈沖信號超限,系統不能正確反映測量值。因此,應嚴格限制飽和蒸汽流速使之低于上限,或在上游側前面加整流器。在條件允許的情況下也可采用提高背壓的方法。


5.直管段安裝不符合要求

對于直管段的安裝一定要嚴格按照規范執行,不能因為環(huán)境條件不允許或者施工方便隨便安裝流量計。此外,對流量計應定期檢查校驗,并確保直流電壓源為24V,*低也不能小于21V。


四、結束語(yǔ)

筆者認為,渦街流量計使用過(guò)程中影響測量值的原因多來(lái)自以上問(wèn)題,而對這些問(wèn)題的解決方法效果都比較明顯。在使用中應特別重視干度、壓力波動(dòng)、流量計出口側通大氣等。而管道震動(dòng)、直管段等在一般說(shuō)明書(shū)均有較為詳細的介紹和規定。建議在選用渦街流量計測量流量時(shí),*好采用有壓力、溫度、流體種類(lèi)、干度及流速補償的渦街流量計,以達到計量準確。

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