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涡街流量计准确度出现问题常见因素与解决办法

时间:2018/04/15来源:未知

 

一、影响因素
        涡街流量计的工作原理是在流体中设置漩涡发生体,从而发生体两侧交替产生有规则的漩涡,漩涡列在漩涡发生体下游非对称地排列, 产生一定的频率,通过公式f=St×v/(1-1.27d/D)×d(式中:St———斯特劳哈尔数,为无量纲数,与漩涡发生体及雷诺数有关;v———流速;d———发生体迎面宽度;D———公称通径)即可得出流速。
 
        一般来说,涡街流量计输出信号(频率)不受流体物性和组分变化的影响,是指仪表系数仅与漩涡发生体形状和尺寸以及雷诺数有关。它的优点是:结构简单牢固,安装维护方便;多种类流体,液、气、蒸汽及部分混合相皆适用;准确度较高,一般达±1%R;流量范围宽,可达10∶1或20∶1或更大;压头损失小;无零点漂移;价格相对便宜。缺点是:不适于低雷诺数Re<20000的情况,对高黏度、低流速、小口径的使用有限制;对环境的要求较高,应尽量杜绝有振动的场所,且上游侧需要有较长的直管段;仪表系数较低,且口径愈大愈低。信号分辨力降低,故口径不宜过大,一般应用于DN15~DN300。涡街流量计在测量饱和蒸汽(以饱和蒸汽为例)质量流量时,压力波动、干度变化、振动、差压过大等因素均会影响涡街流量计准确计量。
涡街流量计准确度出现问题常见因素与解决办法
二、存在的问题分析
工业现场常用质量流量作为测量蒸汽流量的依据,公式如下:
Qm=Qvρ (1)
式中:Qm———质量流量,kg/h;Qv———体积流量,m3/h;ρ———流体的密度,kg/m3。
由式(1)可知,质量流量与密度有关,也就受压力、温度、流体种类、干度、流速等因素影响,这几种因素直接影响流量值的正确测量。
 
1.干度变化
        涡街流量计在测量饱和蒸汽时,要求饱和蒸汽干度不低于85%。但现场实际情况是饱和蒸汽干度在锅炉内就小于100%,而经管道传送一段距离后,会出现干度低于85%的现象,它使测量值下降。
 
        目前,用于测量蒸汽流量的流量计大部分为体积流量计,首先测得体积流量,然后通过蒸汽的密度计算质量流量,也就是假定蒸汽为完全干燥。但是,蒸汽并非完全干燥,如果不考虑蒸汽干度的影响,得出的数据会低于实际流量。因此,流量计的二次仪表(流量演算仪) 应具有设置饱和蒸汽干度以及修正的功能。但在实际工况下确定蒸汽的干度很困难。如果能够改进蒸汽的流量计入口处的蒸汽品质,就能改进蒸汽的流量计的测量准确度。
 
2.压力变化大
        在热网管道中有很多阀门和减压阀,它们都能改变管道压力。涡街流量计不是质量流量计,它计量蒸汽质量取决于管道流速和蒸汽密度,而密度由压力决定,改变压力就是改变密度,在刚开启阀门时还改变管道流速,这几种情况都会产生计量误差。
 
在工业现场压力经常发生波动,压力波动会影响饱和蒸汽密度。当压力低于或高于标定值时,直接影响质量流量值偏高或偏低。
 
3.管道及流量计震动
        涡街流量计仪表系数误差随管道震动加速度的增加而变大,整体抗震性能较差。在相同管道震动加速度条件下,无论震动频率如何变化,涡街流量计仪表系数误差随流量增大有减小趋势,小流量下受管道震动影响最大。同时,涡街流量计仪表系数随管道震动频率的增大而减小。管道及流量计加固不好,或流量计靠近电动机就会产生震动。震动会对涡街流量计产生干扰,使流量计测量值偏高或造成流量误判。
涡街流量计准确度出现问题常见因素与解决办法
4.流量计出口侧通向大气
        涡街流量计出口侧通向大气,会出现前后压差过大的现象,这会导致流速达到上限,因此不能正确反映流量变化。出现这种情况主要是由于零点漂移和引压管布置不合理造成的。
 
5.流量计前后直管段安装不符合要求
        涡街流量计的安装对其前后直管段有一定要求,如不符合要求,便会影响卡门涡街的正确形成,从而影响饱和蒸汽的测量值。如LUGB-2310型涡街流量计,在管道上游安装一个弯头时,应在涡街流量计的上游侧配置长度大于等于20D(D为流量计公称通径)的直管段,下游侧配置长度大于等于5D的直管段。


  涡街流量计虽然相对节流式差压流量计有许多优点,但是要想应用好并不容易。一台涡街流量计的使用,要经过设计、选型、安装、调试、投运和维护几个阶段,需要参与这几个阶段的工程技术人员对涡街流量计的原理、技术要求和安装调试的步骤有必要的科学理论常识及基本技能。下面笔者通过自己实际的工程经验从几个方面探讨一下影响涡街流量计计量准确性的因素和对策。
 
  被测介质
 
  虽然涡街流量计适用的流体比较广泛,可以适用于液体,气体和蒸汽,但对流体有着比较高的要求。
 
  (1)雷诺数:涡街流量计不适用于低雷诺数的流体。这主要是由涡街流量计的测量原理决定的。低雷诺数时,涡街流量计的仪表系数线性度会变差。虽然如表一所示,涡街流量计可以测雷诺数 Re>5000 的流体,但最佳的可测范围是雷诺数 Re>20000 的流体。另外,流体雷诺数与粘度和流速相关,当流体粘度高和流速低时,也会影响甚至阻碍旋涡的产生。
 
  (2)脏污度:当流体的脏污度比较高时,所含的固体微粒对旋涡发生体的冲刷就会产生磨损,也会产生噪音,将会影响涡街流量计的仪表系数。
 
  (3)两相流:涡街流量计不适用于两相流的场合。所以在选用涡街的时候一定要考虑流体的饱和蒸汽压,例如在柴油和煤油加氢装置中,在热高分和冷高分出口的流量测量特别容易出现两相流的现象。涡街流量计的输出脉冲与流过涡街发生体的流体体积成正比,当流过旋涡发生体时产生两相流,这种正比关系就不成立了,输出的脉冲就会比应有的脉冲数明显减少,造成了所谓的“漏脉冲”现象。这时,流量测量的精度就会受到很大影响。
 
  (4)高温高压:由于涡街流量计测量原理,制造材料和结构的局限性,对于被测流体的温度和压力高于一定数值时,用涡街流量计测量现在还是有困难。同样以 ROSEMOUNT 8800D 为例,最高适用温度只能到 427℃,最高压力只能达到 Class 1500。
 
  口径的选择
 
  涡街流量计的选型中,仪表口径的选择是非常关键的,它与流体的流速和压降等参数相关联,所以它直接影响涡街流量计应用的好坏。下面先容几条选择涡街口径的经验以供参考:
 
  (1)涡街流量计口径不能选择过大,被测的最大流量最好不能小于该流量计可测流量的 35 %。
 
  (2)在选择涡街流量计口径时,一定要保证测量的流量要高于涡街流量计的最小切除流量,特别是在涡街流量计参与连锁的场合,最低连锁值一定要保证高于这个最小切除流量的 10 %以上。
 
  (3)要考虑合适的压力降,以避免出现气穴现象和两相流。

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