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涡街流量计的现场应用
发布日期:2018-01-13
    在特定的流动条件下面,一部分的流体动能就会转化为流体振动,其振动频率跟流速(流量)有一个确定的比例关系,依据这种原理工作的流量计可以称为流体振动流量计。目前流体振动的流量计有三类:涡街流量计、旋进(旋涡进动)流量计还有射流流量计。 
    涡街流量计具有有以下一些特点:
    ①输出是脉冲频率,其频率跟被测流体的实际体积流量成正比,不受流体组分、密度、压力、温度的影响; 
    ②测量范围宽,一般范围度可以达10:1以上; 
    ③精确度为中上水平; 
    ④无可动部件,可靠性高; 
    ⑤结构简单牢固,安装方便,维护费较低; 
    ⑥应用范围广泛,可适用液体、气体和蒸汽。
    涡街流量计的工作原理:在流体当中设置旋涡发生体(阻流体),从旋涡发生体的两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡被称为卡曼涡街,旋涡列在旋涡的发生体下游非对称地排列。涡街流量计输出的脉冲频率信号不受流体物性还有组分变化的影响,就是仪表系数在一定雷诺数范围里面仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是在物料平衡以及能源计量中需要检测质量流量,这时流量计应该同时监测体积流量和流体密度,流体物性还有组分就会对流量计量产生直接影响。 
    涡街流量计由传感器还有转换器两部分组成,传感器是包括旋涡发生体(阻流体)、检测元件、仪表表体等;转换器主要包括前置放大器、滤波整形电路、DAC、输出接口电路、端子、支架和防护罩等。近年来智能式流量计还会把微处理器、显示通信以及其他功能模块装在转换器内。 
    涡街流量计在现场当中的应用:
    1、现场应用
    涡街流量计适用的流体是比较广泛的,但是不适用于低雷诺数(ReD≤2×104)流体。因为在低雷诺数的时候,斯特劳哈尔数伴随着雷诺数而变,仪表线性度变差。同时,含有固体微粒的流体对于旋涡发生体的冲刷会产生噪声,其含有的短纤维如果缠绕在旋涡发生体上将改变仪表系数。涡街流量计在混相流体当中的应用如下:
    ①可用于含分散、均匀的微小气泡,但是容积含气率应该小于7%~10%的气、液两相流,如果容积含气率超出2%,就应该对仪表系数进行修正。 
    ②可以用于含分散、均匀的固体微粒,含量不大于2%的气固、液固两相流。 
    ③可用于互不溶解的液液(如油和水)两组分流等。 
    脉动流还有旋转流会对涡街流量计产生严重影响。如果脉动频率跟涡街频率频带合拍可能引起谐振,破坏正常工作还有设备,使得涡街信号产生“锁定(Lock-in)”现象,这时信号就会固定在某一频率。“锁定”跟脉动幅值、旋涡发生体形状以及堵塞比等有关。 
    涡街流量计的精确度对于液体大致是在±0.5%R~±2%R之间,对于气体在±l%R~±2%R之间,重复性一般为 0.2%~0.5%。由于涡街流量计的仪表系数比较低,频率分辨率低,口径愈大的话精度愈低,所以仪表口径不宜过大(DN300以下)。 
    范围度宽就是涡街流量计的特点,但是重要的一点就是量程下限的流量数值。一般液体的平均流速下限为0.5m/s,气体为4~5m/s。涡街流量计的正常流量最好是在正常测量范围的1/2~2/3处。 
    涡街流量计的最大优点是仪表系数不受测量介质物性的影响,可以由一种典型的介质推广到其他介质上面。但由于液、气的流速范围差别会很大,导致频率的范围也差别很大。处理涡街信号的放大器电路当中,滤波器的通带会不同,电路参数亦不同,因此,同一电路的参数不可以用于测量不同的介质。 
    另外,气体还有液体的密度差别很大,而旋涡分离的时候产生的信号强度与密度成正比,因此信号强度差别也会很大。液、气放大器电路的增益、触发灵敏度等都是不相同,压电电荷差别大,电荷放大器的参数也会不相同。即使同为气体(或液体、蒸汽),随着介质压力、温度、密度不同,使用的流量范围会不同,信号强度亦不同,电路的参数同样是要改变。因此,一台涡街流量计不经硬件或者软件修改,改变使用介质或者改变仪表口径是不可行的。 
    2、安装注意事项 
    涡街流量计属于是对管道流速分布畸变、旋转流还有流动脉动等敏感的流量计,因此,对于现场管道安装条件应该充分重视,严格地遵照使用说明书执行。
    涡街流量计可以安装在室内或室外。如果是安装在地井里面,为防止被水淹没,应该选用涎水型的传感器。传感器在管道上面可以水平、垂直或倾斜安装,但是测量液体和气体的时候为了防止气泡和液滴的干扰,要注意安装位置。测量含液体和含气液体的流量仪表安装必须保证上、下游直管段要有必要的长度。传感器与管道的连接时要注意以下问题。
    ① 上、下游配管内径D与传感器内径D’相同,其差异要满足下述条件: 0.95D≤D’≤1.1D; 
    ② 配管应该跟传感器同心,同轴度应小于0.05D’; 
    ③ 密封垫不可以凸入管道里面,其内径可要比传感器内径要大1~2mm; 
    ④ 如果需断流检查跟清洗传感器,应设置旁通管道; 
    ⑤ 减小振动对涡街流量计的影响应该作为涡街流量计现场安装的一个突出问题来关注。首先,在选择传感器安装场所的时候尽量注意到避开振动源;其次,采用的是弹性软管连接在小口径中可以考虑;第三,加装管道支撑物是一个有效的减振方法。 
    电气安装应该注意传感器跟转换器之间采用屏蔽电缆或低噪声电缆连接,其距离不应该超过使用说明书的规定。布线的时候应远离强功率电源线,尽量要用单独金属套管保护。应该遵循“一点接地”原则,接地电阻应该小于10Ω。整体型和分离型都应该在传感器侧接地,转换器外壳接地点应该跟传感器“同地”。 
    3、现场常见的故障现象、原因以及排除方法 
    涡街流量计是有多种的检测方式,传感器还有测量电路差别也较大,但是涡街流量计常见的故障有共性。

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