渦街流量計(jì)的測(cè)量不準(zhǔn)的幾個(gè)原因

1.渦街流量計(jì)選型。渦街流量計(jì)的技術(shù)來(lái)說(shuō)，一般一個(gè)口徑一個(gè)流量范圍，所以在選擇渦街的時(shí)候，一定要提供準(zhǔn)確的參數(shù)，這樣才可以選到合適口徑的渦街流量計(jì)。如果實(shí)在渦街口徑和管道不能匹配，建議采用變徑方式解決。 2.流量波動(dòng)情況。有客戶反映，流量計(jì)在測(cè)量的時(shí)候，會(huì)發(fā)生波動(dòng)，首先渦街流量計(jì)安裝的時(shí)候必須保證前后直管段。前10D后5D的直管段，才能保證流量測(cè)量的穩(wěn)定性。 3、參數(shù)整定方向的因素：因?yàn)閰?shù)過(guò)錯(cuò)，致使外表指示有誤.參數(shù)過(guò)錯(cuò)使得二次儀表滿度頻率核算過(guò)錯(cuò)，滿度頻率相差不多的使得指示長(zhǎng)時(shí)間禁絕，實(shí)踐滿度頻率大于核算的滿度頻率的使得指示大范圍動(dòng)搖，無(wú)法讀數(shù)，而材料上參數(shù)的不一致性又影響了參數(shù)，*終經(jīng)過(guò)從頭標(biāo)定對(duì)比判定了參數(shù)，處理了這一疑問(wèn)。 4、渦街流量計(jì)旋渦發(fā)生體迎流面堆積的影響，假如被測(cè)流體中存在黏性顆粒，便可能會(huì)逐步堆積在旋渦發(fā)生體迎流面上，使其幾何形狀和尺度發(fā)生改變，因此流量系數(shù)也相應(yīng)改變，因此在運(yùn)用中要注意。 5、溫度.壓力對(duì)測(cè)量的影響，蒸汽的時(shí)候尤其重要。蒸汽分為過(guò)熱蒸汽和飽和蒸汽，不同的溫度壓力，蒸汽的密度是不同的，所以在測(cè)量的時(shí)候，建議配溫度和壓力變送器。 1.耐高溫，可達(dá)450℃金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)，金屬管浮子流量計(jì)，威力巴流量計(jì)。

2.適宜小口徑低流速氣體、液體及蒸汽流量的測(cè)量。

3.磁耦合原理無(wú)泄漏耐高壓。

4.受一定粘度影響，不宜測(cè)量高粘度介質(zhì)。

5.當(dāng)流量超過(guò)100m3/h水流量時(shí)，壓損大。

6.多用于過(guò)程控制用儀表，可以精度1%，一般為1.5%，量程比10:1。

7.本安防爆、隔爆型全有，適合危險(xiǎn)場(chǎng)合。

8.較為適用的安裝方式為下進(jìn)上出垂直安裝。

9.有就地指針型、電池型、二線制型、220V交流供電型等多種形式可供選擇。

10.測(cè)量高溫低溫(-30℃以下)介質(zhì)時(shí)，可以采用夾套型。

11.不適宜測(cè)量密度變化大的介質(zhì)。

12.不適宜測(cè)量脈動(dòng)介質(zhì)流量(如計(jì)量泵出口)。

13.對(duì)于氣體本表無(wú)溫壓補(bǔ)償，需另行考慮。

14.對(duì)于多臺(tái)儀表密集安裝或碳鋼工藝管道經(jīng)過(guò)儀表附近時(shí)，要與儀表保持100mm以上的距離，避免磁場(chǎng)干擾。

15.對(duì)于含有大量鐵磁性顆粒介質(zhì)流量測(cè)量時(shí)，要在儀表前加裝磁過(guò)濾器，并定時(shí)進(jìn)行吹掃。

16.若選用隔爆場(chǎng)合使用儀表，要選用圓殼M4指示器。

17.金屬管浮子流量計(jì)對(duì)直管段的要求不高，一般為前5D后250mm即可。

18.流量計(jì)高低報(bào)警一般為集電極開(kāi)路OC門方式，需外加繼電器進(jìn)行電流放大，也可選繼電器輸出型，觸點(diǎn)容量為1A@30VDC或0.25A@250VAC金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 對(duì)如今廣泛應(yīng)用的熱電聯(lián)產(chǎn)，蒸汽計(jì)量不僅關(guān)系到能源的統(tǒng)計(jì)和考核，還直接關(guān)系到產(chǎn)汽單位和用汽單位的經(jīng)濟(jì)效益。目前工業(yè)上使用的流量計(jì)品種很多，由于渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝維護(hù)方便，已被廣泛應(yīng)用。本文就渦街流量計(jì)在蒸汽計(jì)量應(yīng)用中的若干問(wèn)題進(jìn)行分析。

1 工作原理

渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)中著名的卡門渦街流量原理。

如圖1所示，在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體），隨著流體沿旋渦發(fā)生體流動(dòng)的速度加快，從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生有規(guī)律的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦。

由于旋渦之間的相互影響，這些渦列多數(shù)是不穩(wěn)定的，卡門對(duì)渦列的穩(wěn)定性條件進(jìn)行了研究并得到結(jié)論：只有形成相互交替的內(nèi)旋的兩排渦列，且當(dāng)兩旋渦列之間的距離h和同列的兩旋渦之間距離l之比滿足：h/l=0.281時(shí)，這樣的渦街列才是穩(wěn)定的（圖1）。

圖1 卡門旋渦

2 計(jì)算公式

2.1 質(zhì)量流量計(jì)算公式

渦街流量計(jì)是根據(jù)旋渦脫離旋渦發(fā)生體的頻率與流量之間的關(guān)系來(lái)測(cè)量流量的儀表，根據(jù)卡門渦街原理，旋渦頻率f與管道內(nèi)平均流速v有如下關(guān)系：

f=St * v/d

式中：St是斯特勞哈爾數(shù)，d是旋渦發(fā)生體的特征寬度。

由上式可見(jiàn)f與管流流速成正比。由上式可得被測(cè)流體的瞬時(shí)流量和質(zhì)量流量公式：

式中：M為質(zhì)量流量；r為管道內(nèi)徑；ρ為流體的密度。通過(guò)在氣體標(biāo)定裝置或水的標(biāo)定裝置上檢定可以獲得儀表系數(shù)K，K是單位工況體積介質(zhì)流過(guò)流量計(jì)時(shí)產(chǎn)生的脈沖數(shù)（即旋渦個(gè)數(shù)），即一個(gè)脈沖反過(guò)來(lái)代表多少工況體積的流體介質(zhì)。

K=f/Q

由上式可得：

M=Q*ρ=fρ/K

交替產(chǎn)生的旋渦數(shù)通過(guò)壓電元件檢測(cè)出頻率f，經(jīng)電子線路檢測(cè)后輸出到儀表單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理并顯示流體流量。

2.2 溫度壓力補(bǔ)償

對(duì)于使用渦街流量計(jì)測(cè)量流體體積流量，在其測(cè)量范圍內(nèi)，這種體積流量不受流體溫度、壓力、密度、粘度、成分等性質(zhì)變化所影響，因而是準(zhǔn)確的，不需要任何溫度、壓力補(bǔ)償。

但在實(shí)際生產(chǎn)中，一般測(cè)量蒸汽流量時(shí)習(xí)慣上以質(zhì)量流量作為結(jié)算方式，單位用kg/h或t/h表示。所以上述體積流量Q需要引入蒸汽密度ρ（P，T）參數(shù)進(jìn)行折算：

M(P,T)=Q*ρ(P,T)

而蒸汽密度ρ是直接受到蒸汽工作狀態(tài)如溫度T、壓力P等影響的，例如溫度為190℃的蒸汽，當(dāng)壓力由1.1MPa上升到1.2MPa時(shí)，其密度約增大了10%，如表1所示?？梢?jiàn)，蒸汽性質(zhì)變化或操作條件波動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的附加誤差。因此在體積流量檢測(cè)的同時(shí)還要進(jìn)行溫度壓力的檢測(cè)，也即通過(guò)T、P對(duì)ρ進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償以消除系統(tǒng)的附加誤差，保證最終需要的檢測(cè)結(jié)果即質(zhì)量流量的準(zhǔn)確性，而這些補(bǔ)償運(yùn)算工作均在流量積算儀中自動(dòng)完成。所以，應(yīng)用渦街流量計(jì)測(cè)量蒸汽流量時(shí)，溫度壓力補(bǔ)償是很有必要的。

表1 飽和蒸汽密度表

在本測(cè)量系統(tǒng)中，蒸汽的體積流量Q、壓力P和溫度T分別通過(guò)渦街流量計(jì)、壓力變送器和熱電阻（Pt100）的檢測(cè)而轉(zhuǎn)換為脈沖、4mA～20mADC和電阻值信號(hào)，并同時(shí)輸入現(xiàn)場(chǎng)的智能流量積算儀進(jìn)行運(yùn)算和顯示，其讀數(shù)即為補(bǔ)償后的蒸汽質(zhì)量流量M。

3 現(xiàn)場(chǎng)安裝注意事項(xiàng)及我司安裝情況

渦街流量計(jì)有多種結(jié)構(gòu)形式，安裝人員必須了解所裝儀表的具體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。

3.1 選擇合理的安裝場(chǎng)所

安裝場(chǎng)所應(yīng)避開(kāi)強(qiáng)電力設(shè)備、高頻設(shè)備等；避免安裝在高溫和強(qiáng)腐蝕的環(huán)境中；避免安裝在強(qiáng)烈震動(dòng)的地方，而且應(yīng)選擇方便安裝、布線和維修的地點(diǎn)。我司的蒸汽用戶為糖廠、紙廠、方便面廠等，安裝環(huán)境相對(duì)來(lái)說(shuō)較好，但由于設(shè)備多安放于露天，為了保護(hù)設(shè)備，均加裝了鐵罩。

3.2 上下游配管應(yīng)滿足安裝要求

在管路上選擇安裝位置時(shí)應(yīng)保證上游直管段的長(zhǎng)度大于15D，且應(yīng)盡量的增加上游直管段的長(zhǎng)度。對(duì)于同心擴(kuò)大管，上游直管段的長(zhǎng)度應(yīng)大于40D，而同心收縮管，上游直管段的長(zhǎng)度應(yīng)大于20D。下游直管段的長(zhǎng)度應(yīng)保證大于5D。要注意調(diào)節(jié)閥在小流量時(shí)易產(chǎn)生射流，閥后安裝流量計(jì)直管段過(guò)短會(huì)造成渦銜流量計(jì)工作不穩(wěn)定。蒸汽用戶多位于工業(yè)園里，蒸汽管路均有較長(zhǎng)的直管段，直管段都在100D以上。

3.3 減振措施

渦街流量計(jì)是以流體振動(dòng)原理工作的，因此傳感器安裝應(yīng)避開(kāi)強(qiáng)烈振動(dòng)，特別是橫向的振動(dòng)，會(huì)給儀表帶來(lái)干擾信號(hào)。如儀表裝在震動(dòng)較強(qiáng)的管道上，則應(yīng)采取減振措施，在傳感器上安裝防振座并加防振墊。由于現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有較大的振動(dòng)源，因此未加裝減振措施。

3.4 取溫點(diǎn)和取壓點(diǎn)的安裝

實(shí)施流體溫度、壓力補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)合理選擇溫度、壓力測(cè)口的位置。上游如果有插入式測(cè)溫元件，會(huì)產(chǎn)生頻率很高的旋渦，類似閥門干擾，因此必須遠(yuǎn)離流量計(jì)，一般取溫點(diǎn)都安裝在流量計(jì)后，因?yàn)榱髁坑?jì)前后基本不會(huì)有多大的溫差，完全能滿足溫度測(cè)量的要求。而安裝取壓點(diǎn)時(shí)孔不必開(kāi)得很大，也不能有焊渣探入到管邊中，更不允許取壓管有伸入管內(nèi)的情況發(fā)生。如圖2所示。

圖2 溫度和壓力補(bǔ)償時(shí)的安裝位置

3.5 旁路管的安裝

如選用的是管道式的渦街流量計(jì)，為了不斷流地檢查或清洗流量計(jì)，一般可加裝旁路管道。而對(duì)于插入式的渦街流量計(jì)，則可在不斷流的情況下將其拆出清洗或更換。我司選用的均為插入式的渦街流量計(jì)，因此并未安裝旁路。插入式的渦街流量計(jì)安裝和維護(hù)都比較方便，能在不影響蒸汽用戶生產(chǎn)的情況下對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。

3.6 接地

接地應(yīng)遵循一點(diǎn)接地原則，接地電阻應(yīng)小于10Ω，整體型和分離型的渦街流量計(jì)都應(yīng)在傳感器一側(cè)接地，轉(zhuǎn)換器外殼接地點(diǎn)也應(yīng)與傳感器同地。

4 維護(hù)及應(yīng)用

4.1 日常維護(hù)

（1）渦街流量計(jì)一般安裝于室外，條件允許的話可加裝鐵硼，或安裝不銹鋼保護(hù)箱來(lái)保護(hù)。

（2）一般檢查：檢查主管道上各法蘭、閥門、測(cè)壓孔、測(cè)溫孔及接頭應(yīng)無(wú)滲漏現(xiàn)象，管道的振動(dòng)情況是否符合使用說(shuō)明書的規(guī)定。

（3）如渦街流量計(jì)測(cè)量數(shù)值偏低，則應(yīng)首先檢查管路是否有漏汽或漏水的情況，再則輕敲流量計(jì)與管道的連接處，看流量數(shù)值是否有變化?；蛘邷y(cè)量探頭的電容，如果偏低，則應(yīng)更換探頭。

（4）如渦街流量計(jì)測(cè)量數(shù)值偏大，則應(yīng)首先檢查管路是否存在震動(dòng)和屏蔽線是否接觸不良。在沒(méi)有使用蒸汽的情況下仍有較大的流量數(shù)值，則需由相關(guān)部門對(duì)設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。

4.2 蒸汽測(cè)量的應(yīng)用

對(duì)于用戶數(shù)量不多且距離不算太遠(yuǎn)的蒸汽用戶，我們可以使用無(wú)紙記錄儀，對(duì)每位蒸汽用戶的流量、累積流量、壓力、溫度等參數(shù)和掉電情況進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄并保存，定期對(duì)無(wú)紙記錄儀中的數(shù)據(jù)進(jìn)行拷貝和備份，以查看用戶的使用情況。

如果蒸汽用戶數(shù)量較多且距離較遠(yuǎn)，則會(huì)不方便管理，為此我們利用流量積算儀的通訊功能（RS485）和專網(wǎng)無(wú)線傳輸技術(shù)，與上位計(jì)算機(jī)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，將各測(cè)量點(diǎn)的計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綗犭姽镜腄CS系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控與儲(chǔ)存，可在主機(jī)中隨時(shí)查看到任何一個(gè)用戶的流量、累積流量、壓力、溫度等參數(shù)和掉電情況，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)傳監(jiān)控管理，也成為企業(yè)信息化建設(shè)的一部分。

5 結(jié)語(yǔ)

渦街流量計(jì)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、維護(hù)方便，輸出脈沖信號(hào)與流量成正比，無(wú)零點(diǎn)漂移，壓力損失較小等的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展較快，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。了解渦街流量計(jì)的工作原理，了解現(xiàn)場(chǎng)安裝及應(yīng)用的基本知識(shí)及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，可發(fā)揮渦街流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)，更好的服務(wù)于工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)
[1]樂(lè)嘉謙.儀表工手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.
[2]紀(jì)綱.流量測(cè)量?jī)x表應(yīng)用技巧[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.
[3]上海華強(qiáng)儀表有限公司，HQ960系列渦街流量計(jì)產(chǎn)品說(shuō)明書.

上一篇：金屬管浮子流量計(jì)顯示誤差的評(píng)定...

下一篇：恒溫水浴的操作使用及注意事項(xiàng)