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涡街流量计在高压风计量中的应用
发布时间:2021-3-18 08:45:58

[摘要]本文阐述了涡街流量计的工作原理及特点,介紹了利用涡街流量传感器和智能流量积算仪对高压风进行计量的测量系统构成,并结合使用经验就安装和运行过程中的注意事项提出了合理的建议。
  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,我企业对全厂的水、电、气进行严格的计量监测。在精制车间,对高压风的计量大家采用涡街流量传感器配合智能流量积算仪,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.涡街流计工作原理及特点
  涡街流量计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涡街流量计的比例大幅度上升,己广“泛应用于各领域,将在未来流量仪表中占主导地位,是孔板流量计最理想的替代产品。
  涡街流量计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。卡门涡街的释放频率与流体的流动速度及柱状物的宽度有关,可用下式表达:
f=Sr·v/d.
式中:f--卡门涡街的释放频率:
Sr---传感器系数(称为斯特罗哈数):
?---流速;
d---柱状物的宽度
  由此公式可见,在仪表系数Sr和柱状物宽度d不变的情况下,卡门涡街的频率与流体的流速成正比,因此通过测量卡门涡街的释放频率就可计算出管道内流体的瞬时流量。涡街流量传感器的旋涡释放频率是根据旋涡交替地作用于检测传感器上的应力,通过在它内部的压电元件来检测出的。
  经过数十年的发展改进,涡街流量计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结构简单而牢固,无可动部件,可靠性高,长期运行十分可靠;
②安装简单,维护十分方便;
③输出信号是与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移,精确度高;
④测量范围广,量程比可达1:10~1:20,但不适于测量流速过低的介质,因为介质流速过低,则旋涡的强度、旋转速度也低,难以引起传感元件产生响应信号,旋涡频率也小,会使信号处理发生困难;
⑤压力损失较小,运行费用低,更具节能意义:
⑥在一定的雷诺数范围内,输出信号频率不受流体物理性质和组分变化的影响,仪表系数仅与旋涡发生体的形状和尺寸有关,测量流体体积流量时无需补偿,调换配件后一无需重新标定仪表系数:
⑦应用范围广,蒸汽、气体、液体的流量均可测量;
⑧当需要进行压力和温度补偿时,可配备压力和温度变送器进行压力温度补偿。
2.测量系统组成
  对高压风的流量测量系统由涡街流量传感器和智能流量积算仪组成。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积算仪。智能流量积算仪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.使用中的注意事项
3.1正确的安装
  正确安装传感器是确保测量精确可靠的首要前提,若在安装地点和方式选择上失误轻者影响测量精度,重者会影响传感器的使用寿命,甚至损坏传感器。
①保证适当的直管段
  安装传感器时一般要求上游直管段长度15-40DN,下游段长度5DN,可根据上下游管道的情况适当调整,以保证测量精度。传感器也应避免在架空的非常长的管道上安装传感器,这样时间一长后,由于传感器的下垂容易使传感器与法兰间的密封泄漏,若不得已要安装时,必须在传感器的上下游2D处分别设置管道支架等紧固装置。
②避免较强的振动
  传感器应避免安装在振动较强的管道上,若不得己要安装时,必须采用减振措施,在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置,并加防振垫。在空压机出口处振动较强,不能安装传感器,应安装在储气罐之后。
③根据测量流体选择合适的安装方式
  在对高压风测量时,可以选择将传感器安装于水平管道或垂直管道上,但如果高压风中水份含量较高,水平安装时传感器应安装在管线的较高处,垂直安装时气体流向应由下向上。无论水平或垂直安装,流体流向必须与传感器表体.上的流向箭头保持一致。
④对外部环境的要求
  传感器避免安装在温度变化很大的场所和设备的热辐射范围内,若必须安装,应有隔热通风措施。在潮湿、含有腐蚀性气体的环境中安装时,必须作好防潮及隔离措施。另外,因为电噪声会干扰传感器的正确测量,因此安装位置要远离大功率变压器、电机等干扰设备。
3.2正确设定参数
  智能流量积算仪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.结束语
  经过两年来的使用实践表明,对高压风的计量,采用涡街流量计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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