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分析涡街流量计的原理、选型、检定和安装

时间:2018/04/15来源:未知

      摘 要:涡街流量计是目前市场上测量蒸汽流量应用***多的流量计之一。蒸汽计量的贸易纠纷时有发生,如何提高涡街流量计准确度和稳定性非常重要。本文就涡街流量计的原理、选型、检定和安装四个方面来分析。

 
       蒸汽作为重要的二次能源用途非常广泛,蒸气流量的准确计量和蒸汽流量计的选型、安装有着非常密切的联系。大家选取目前市场上应用非常广泛的涡街流量计作为分析对象。
 
       涡街流量计主要由以下四个部分组成:(1)涡街流量传感器。(2)压力变送器。(3)温度铂热电阻。(4)流量积算仪。作为贸易结算的计量器具,以上四件计量器具都需要选型合适、强制检定合格、安装正确方可进行贸易结算使用。涡街流量传感器的工作原理是卡曼涡街原理。在流体中设置旋涡发生体(阻流件),当有气流通过时,从旋涡发生体下游两侧产生有规律的交替排列的旋涡,在一定的雷诺数范围内(2 ×10 4 ~7 ×10 6 ),该旋涡的频率与旋涡发生体的几何尺寸、管道的几何尺寸有关,旋涡的频率正比于流量。此频率可由探头检出。
      频率公式
       一般用户选择在市场上购买涡街流量传感器时,要购买有 ○MA 标志的涡街流量传感器。即取得中华人民共和国计量器具制造许可证的企业生产的涡街流量传感器。如果流量计是用于贸易结算,属于强制检定。使用前应送至当地计量部门检定,检定合格方可安装使用。检定参照 JJG1029 -2007《涡街流量计检定规程》。用户在购买涡街流量计前,首先要做的是选型。选择一款适合的涡街流量计非常重要。涡街流量传感器口径从 DN15 至 DN300,由于涡街流量传感器口径越大仪表系数越小,频率分辨率越低,准确度也越差,因此选型口径一般不宜大于 DN300。不同口径流量计量程大小不一。应根据自己的实际使用情况合理配置涡街流量计。首先要确定蒸汽大概的用量。其次要确定管道内蒸汽是过热蒸汽还是饱和蒸汽。***后要知道管道内蒸汽的状态,比如压力和温度,合理配置压力变送器和温度铂热电阻。通过仪表说明书可以查询到不同口径仪表的流量测量范围。
不同蒸汽的选型
       在实际使用的过程中,所谓仪表超量程工作,实际上是仪表超流速运行。即气体通过涡街流量传感器的流速过快,而导致计量不准确。下面以一只为 DN200 的涡街流量传感器为例:
涡街流量计传感器剖面图
       管道截面积:S 1=πR 2=3. 14 ×0. 1 2=0. 0314m 2
       阻流体截面积:S 2 ≈2R × b=0. 2 ×0. 056=0. 0112m 2
       涡街流量传感器的截面积:S=S 1 - S 2=0. 0202m 2
       当流量为 4000 m 3 /h 时,此时通过气体涡街流量传感器的流速 v:流速公式1
 
       当流量为 400 m 3 /h 时,此时气体通过涡街流量传感器的流速 v:流速公式2
 
       涡街流量计在测量蒸汽时,不要超出仪表的上限流速。上限流速受介质可压缩性质的限制,下限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制,建议择涡街流量计正常流量***好在正常流量范围的 1/2 ~2/3 之间。
 
       涡街流量计安装正确与否直接影响其准确计量。安装仪表时应注意以下几点:一、安装应符合仪表使用说明书的要求,保证涡街流量传感器上、下游直管段的长度。二、上、下游配管内径应与传感器内径相同。三、配管应与传感器同心。四、密封垫不能凸入管道内,其内径可比传感器内径大 1mm ~2mm。五、传感器安装场所应尽量避开振动源,加装管道支撑物是有效的减震方法。六、电气安装应注意传感器与转换器之间采用屏蔽电缆或低噪声电缆连接,其距离不应超过使用说明书的规定,布线时应远离强功率电源线,应尽量用单独金属套管保护。应遵循“一点接地”原则。整体型和分离型都应在传感器侧接地,转换器外壳接地点应与传感器“同地”。这样可以有效地避免雷击对仪表造成伤害。
 
       温度铂热电阻和压力变送器的安装位置应遵循JJG1029 - 2007《涡 街 流 量 计 检 定 规 程》7. 1. 1. 4 和7. 1. 15 要求,温度测量位置设在流量计下游(2 ~5)D 处(D 为管道直径),压力测量位置应在流量计下游侧(2 ~7)D 处。取压孔轴线应垂直于测量管轴线直径为(4 ~12)mm。温度铂热电阻和压力变送器的安装方式应遵循GB 50093 - 2002《自动化仪表工程施工及验收规范》4. 2、4. 3 及 5. 4 的要求。压力取源部件与温度取源部件在同一管段上时,压力应安装在温度取源部件的上游侧。
 
       当测量蒸汽时压力取源部件应带有环型或 U 型冷凝管。测量低压的压力变送器的安装高度,宜与取压点的高度一致。下图为压力变送器四种安装方式:
涡街流量传感器四种不同的安装方式
       建议采用图 2 的安装方式,如不得已需要选择图 3、图 4 的安装方式一定要对压力进行补偿。不建议按照图5 的方式安装,因为无法确定 P'与 P 的关系。而一般在仪表的说明书中大都是建议以图5 的方式来安装。在此建议大家在有条件的情况下按照图2 来安装压力变送器。

JCVF型、JCVF型蒸汽涡街流量计是以卡门和斯特罗哈尔有关旋涡的发生和旋涡与流量联系的理论为根据来丈量蒸汽、气体及低粘度液体的流量的。如图一所示,在表体中笔直插入一根三角柱即旋涡的发作体,当表体中有介质流过期,在三角柱的后边替换发生方向相反有规矩的卡门旋涡,其旋涡的别离频率F与介质的活动速度V成正比。经过传感头检测出旋涡的个数,就可以测算出流体流速,再根据表体口径计算出被测介质的体积流量。

图1 原理

计算公式如下:

F=St*V/md ………………………………………………………… 公式1

Q=3600*F/K …………………………………………………………公式2

M=Q*ρ ………………………………………………………………公式3

式中

l F……流体流过涡街流量计三角柱发生的旋涡频率(单位:Hz)

l St… 斯特罗哈尔常数(无量纲)

l V……管道内流体平均流速(单位:m/s)

l m……三角柱两边弓形流转面积与丈量管道的横截面积之比(单位:无量纲)

l d……涡街流量计表体内三角柱迎流面宽度(单位:m)

l D……涡街流量计表体内径(单位:m)

l Q……瞬时体积流量(单位:m3/h)

l K……涡街流量计的外表系数(单位:脉冲个数/立方米)

l M……瞬时质量流量(单位:kg/h)

l ρ… 流体密度(单位:kg/ m3)

注:不一样口径的涡街流量计,外表系数K值是不一样的,其详细数值是经过流量标定设备实际标定得到的。即流过工况下一立方米流体传感器输出的脉冲数。

蒸汽涡街流量计的工作原理和安装要求

 

蒸汽涡街流量计设备要求:

l 设备场所和环境挑选

1. 尽量避开强电力设备、高频变频设备、强电源开关设备;

2. 尽量避开高温热源、辐射热源影响;室外设备应做好遮阳防雨办法;

3. 尽量避开振荡场所和强腐蚀环境等;同时要思考设备修理方便;

l 设备方位挑选

1. 设备方位尽量防止挑选振荡较强的管道,不然有必要采纳减振办法,加装减震短节等;

2. 流量计可水平、笔直、歪斜设备。丈量液体时,有必要确保流体由低处向高处活动;丈量气体时,流向不限;丈量蒸汽或许高温气体时,表体支柱尽量与竖直方向成45°设备;

l 接地请求 

1. 流量计设备时表体应牢靠接地,若现场管道不具备接地条件,应独自做一根牢靠地线与外表外壳接地端相连。

l 直管段请求

1. 为了准确丈量,流量计的上、下流有必要留有满足的直管段,上游不该有影响流体流速散布的部件,图3为各种管路情况下流量计前、后直管段请求;

安装方式

 

 
       总结:随着经济的发展涡街流量计在蒸汽贸易计量中的使用越来越广泛,随之而产生的贸易纠纷也越来越多,可以通过在涡街流量计的检定、选型、安装上严格要求,提高涡街流量计计量准确性和可靠性。再通过日常的维护和管理可以减少贸易纠纷的发生。

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