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渦街流量計在高壓風計量中的應用
发布时间:2021-3-18 08:45:58

[摘要]本文闡述了渦街流量計的工作原理及特點,介紹了利用渦街流量傳感器和智能流量積算儀對高壓風進行計量的測量系統構成,並結合使用經驗就安裝和運行過程中的注意事項提出了合理的建議 。
  为了加强能源管理,做好生产成本核算,更好地进行企业内部市场化运作,我公司对全厂的水、电、气进行严格的计量监测 。在精制车间,对高压风的计量我们采用涡街流量传感器配合智能流量積算儀,除就显示外,并接入DCS系统中实时显示瞬时流量和累积流量 。使用以来,在精度和稳定性方面都满足了计量需求,对于生产调度人员监控工艺状况,做好成本计算,起到了关键的作用 。
1.渦街流計工作原理及特點
  渦街流量計是基于卡门涡街原理进行测量的一种具有国际先进水平的流量计,由于它具有其它流量计不可兼得的优点,自七十年代以来得到了迅速发展,据有关资料显示,现在日本、欧美等发达国家使用渦街流量計的比例大幅度上升,己广“泛应用于各领域,将在未来流量仪表中占主导地位,是孔板流量計最理想的替代産品 。
  渦街流量計在测量管道中设置一个垂直的柱状物,流体通过柱状物两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡也被称为卡门涡街  ?盼薪值氖头牌德视肓魈宓牧鞫俣燃爸次锏目矶扔泄,可用下式表达:
f=Sr·v/d.
式中:f--卡門渦街的釋放頻率:
Sr---傳感器系數(稱爲斯特羅哈數):
?---流速;
d---柱狀物的寬度
  由此公式可見,在儀表系數Sr和柱狀物寬度d不變的情況下,卡門渦街的頻率與流體的流速成正比,因此通過測量卡門渦街的釋放頻率就可計算出管道內流體的瞬時流量 。渦街流量傳感器的旋渦釋放頻率是根據旋渦交替地作用于檢測傳感器上的應力,通過在它內部的壓電元件來檢測出的 。
  经过数十年的发展改进,渦街流量計的测量技术日臻成熟,相对于其它流量计,它具有以下特点:
①結構簡單而牢固,無可動部件,可靠性高,長期運行十分可靠;
②安裝簡單,維護十分方便;
③輸出信號是與流量成正比的脈沖信號,無零點漂移,精確度高;
④測量範圍廣,量程比可達1:10~1:20,但不適于測量流速過低的介質,因爲介質流速過低,則旋渦的強度、旋轉速度也低,難以引起傳感元件産生響應信號,旋渦頻率也小,會使信號處理發生困難;
⑤壓力損失較小,運行費用低,更具節能意義:
⑥在一定的雷諾數範圍內,輸出信號頻率不受流體物理性質和組分變化的影響,儀表系數僅與旋渦發生體的形狀和尺寸有關,測量流體體積流量時無需補償,調換配件後一無需重新標定儀表系數:
⑦應用範圍廣,蒸汽、氣體、液體的流量均可測量;
⑧當需要進行壓力和溫度補償時,可配備壓力和溫度變送器進行壓力溫度補償 。
2.測量系統組成
  对高压风的流量测量系统由涡街流量传感器和智能流量積算儀组成 。涡街传感器主要是由传感器(内有放大板),连杆,漩涡发生器组件(内有三角柱,探头)构成,可用于过热蒸汽、饱和蒸汽、压缩空气和--般气体的测量 。在本测量系统中,涡街流量传感器安装在垂直管道上,它将与高压风流量相对应的脉冲信号发送给智能流量積算儀 。智能流量積算儀采用先进的单片机技术,可配合涡街流量传感器孔板流量传感器进行流量测量,它具有全中文液晶显示屏,可以显示瞬时流量、瞬时热量、累计流量、累计热量、涡街频率、介质压力温度、密度、时间和日期等多种信息,还具有小流量自动补偿、停电流量补偿、自动抄表等丰富的功能 。接入温度压力信号还可以自动进行温度压力补偿 。它将来自流量传感器的脉冲信号转换为瞬时流量并进行累积用于就地显示,并输出一个与瞬时流量成正比的4~20mA的信号,以方便同DCS的连接 。
3.使用中的注意事項
3.1正確的安裝
  正確安裝傳感器是確保測量精確可靠的首要前提,若在安裝地點和方式選擇上失誤輕者影響測量精度,重者會影響傳感器的使用壽命,甚至損壞傳感器 。
①保證適當的直管段
  安裝傳感器時一般要求上遊直管段長度15-40DN,下遊段長度5DN,可根據上下遊管道的情況適當調整,以保證測量精度 。傳感器也應避免在架空的非常長的管道上安裝傳感器,這樣時間一長後,由于傳感器的下垂容易使傳感器與法蘭間的密封泄漏,若不得已要安裝時,必須在傳感器的上下遊2D處分別設置管道支架等緊固裝置 。
②避免較強的振動
  傳感器應避免安裝在振動較強的管道上,若不得己要安裝時,必須采用減振措施,在傳感器的上下遊2D處分別設置管道緊固裝置,並加防振墊 。在空壓機出口處振動較強,不能安裝傳感器,應安裝在儲氣罐之後 。
③根據測量流體選擇合適的安裝方式
  在對高壓風測量時,可以選擇將傳感器安裝于水平管道或垂直管道上,但如果高壓風中水份含量較高,水平安裝時傳感器應安裝在管線的較高處,垂直安裝時氣體流向應由下向上 。無論水平或垂直安裝,流體流向必須與傳感器表體.上的流向箭頭保持一致 。
④對外部環境的要求
  傳感器避免安裝在溫度變化很大的場所和設備的熱輻射範圍內,若必須安裝,應有隔熱通風措施 。在潮濕、含有腐蝕性氣體的環境中安裝時,必須作好防潮及隔離措施 。另外,因爲電噪聲會幹擾傳感器的正確測量,因此安裝位置要遠離大功率變壓器、電機等幹擾設備 。
3.2正確設定參數
  智能流量積算儀具有良好的全中文界面,以方便用户操作 。正确进行参数设定,是保证计量精度的前提 。测量介质选择空气,因为对高压风的体积流量计量不需要压力温度补偿,因此测量信号设置为工作状态下的体积流量,输入信号选择频率,瞬时流量的单位默认为m/h,不需要用户设定 。
4.結束語
  经过两年来的使用实践表明,对高压风的计量,采用渦街流量計完全可以满足计量要求的精度和稳定性,它的诸多优点也必将使它在更多的测量领域得到应用推广 。

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