技術(shù)文章/ ARTICLE

我的位置:首頁  >  技術(shù)文章  >  渦街流量計的安裝方法

渦街流量計的安裝方法

更新時間:2014-02-24      瀏覽次數(shù):1859

     渦街流量計的安裝方法在特定的流動條件下,渦街流量計一部分流體動能會轉(zhuǎn)化為流體振動,其振動頻率與流速(流量)有確定的比例關(guān)系,依據(jù)這種原理工作的流量計稱為流體振動流量計。目前流體振動流量計有三類:渦街流量計、旋進(jìn)(旋渦進(jìn)動)流量計和射流流量計。渦街流量計具有以下一些特點:
①輸出為脈沖頻率,其頻率與被測流體的實際體積流量成正比,不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響;
②測量范圍寬,一般范圍度可達(dá)10:1以上;
③度為中上水平;
④無可動部件,可靠性高;
⑤結(jié)構(gòu)簡單牢固,安裝方便,維護(hù)費較低; 
⑥應(yīng)用范圍廣泛,可適用液體、氣體和蒸汽?! ?br />渦街流量計的工作原理
在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體(阻流體),從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街,旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。根據(jù)卡曼渦街原理,有如下關(guān)系式:

式中,m為旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比;D為表體通徑;d為旋渦發(fā)生體迎面寬度;f為旋渦的發(fā)生頻率;U1為旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速;Sr為斯特勞哈爾數(shù);U為被測介質(zhì)流的平均速度。
管道內(nèi)體積流量qv為:

K為流量計的儀表系數(shù),單位為脈沖數(shù)/m3。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外,還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù),它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān),圖2為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。在ReD=2×104~7×106的范圍內(nèi),Sr可視為常數(shù),這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時,渦街流量計的流量計算式為
        
  qVn、qV分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(0℃或20℃,101.325kPa)和工況下的體積流量; Pn、P分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力;Tn、T分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度;Zn、Z分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。 
            渦街流量計輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響,即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量,這時流量計應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度,流體物性和組分就會對流量計量產(chǎn)生直接影響。
渦街流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成,如圖3所示。傳感器包括旋渦發(fā)生體(阻流體)、檢測元件、儀表表體等;轉(zhuǎn)換器包括前置放大器、濾波整形電路、DAC、輸出接口電路、端子、支架和防護(hù)罩等。近年來智能式流量計還把微處理器、顯示通信及其他功能模塊裝在轉(zhuǎn)換器內(nèi)。
在現(xiàn)場中的應(yīng)用
1 現(xiàn)場應(yīng)用
渦街流量計適用的流體比較廣泛,但不適用于低雷諾數(shù)(ReD≤2×104)流體。因為在低雷諾數(shù)時,斯特勞哈爾數(shù)隨著雷諾數(shù)而變,儀表線性度變差。同時,含固體微粒的流體對旋渦發(fā)生體的沖刷會產(chǎn)生噪聲,其含有的短纖維若纏繞在旋渦發(fā)生體上將改變儀表系數(shù)。
渦街流量計在混相流體中的應(yīng)用如下:
①可用于含分散、均勻的微小氣泡,但容積含氣率應(yīng)小于7%~10%的氣、液兩相流,若容積含氣率超出2%就應(yīng)對儀表系數(shù)進(jìn)行修正。
②可用于含分散、均勻的固體微粒,含量不大于2%的氣固、液固兩相流。
③可用于互不溶解的液液(如油和水)兩組分流等。 
脈動流和旋轉(zhuǎn)流會對渦街流量計產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如果脈動頻率與渦街頻率頻帶合拍可能引起諧振,破壞正常工作和設(shè)備,使渦街信號產(chǎn)生“鎖定(Lock-in)”現(xiàn)象,這時信號會固定于某一頻率。“鎖定”與脈動幅值、旋渦發(fā)生體形狀及堵塞比等有關(guān)。
渦街流量計的度對于液體大致在±0.5%R~±2%R之間,對于氣體在±l%R~±2%R之間,重復(fù)性一般為  0.2%~0.5%。由于渦街流量計的儀表系數(shù)較低,頻率分辨率低,口徑愈大精度愈低,故儀表口徑不宜過大(DN300以下)。
范圍度寬是渦街流量計的特點,但重要的一點是量程下限的流量數(shù)值。一般液體平均流速下限為0.5m/s,氣體為4~5m/s。渦街流量計的正常流量在正常測量范圍的1/2~2/3處。
渦街流量計的zui大優(yōu)點是儀表系數(shù)不受測量介質(zhì)物性的影響,可以由一種典型介質(zhì)推廣到其他介質(zhì)上。但由于液、氣的流速范圍差別很大,導(dǎo)致頻率范圍亦差別很大。處理渦街信號的放大器電路中,濾波器的通帶不同,電路參數(shù)亦不同,因此,同一電路參數(shù)不能用于測量不同介質(zhì)。
另外,氣體和液體的密度差別很大,而旋渦分離時產(chǎn)生的信號強(qiáng)度與密度成正比,因此信號強(qiáng)度差別亦很大。液、氣放大器電路的增益、觸發(fā)靈敏度等皆不相同,壓電電荷差別大,電荷放大器的參數(shù)也不相同。即使同為氣體(或液體、蒸汽),隨著介質(zhì)壓力、溫度、密度不同,使用的流量范圍不同,信號強(qiáng)度亦不同,電路參數(shù)同樣要改變。因此,一臺渦街流量計不經(jīng)硬件或軟件修改,改變使用介質(zhì)或改變儀表口徑是不可行的。
2 安裝注意事項
渦街流量計屬于對管道流速分布畸變、旋轉(zhuǎn)流和流動脈動等敏感的流量計,因此,對現(xiàn)場管道安裝條件應(yīng)充分重視,嚴(yán)格遵照使用說明書執(zhí)行。
渦街流量計可安裝在室內(nèi)或室外。如果安裝在地井里,為防止被水淹沒,應(yīng)選用涎水型傳感器。傳感器在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝,但測量液體和氣體時為防止氣泡和液滴的干擾,要注意安裝位置。
測量含液體和含氣液體的流量儀表安裝
渦街流量計必須保證上、下游直管段有必要的長度。
  a為一個90°彎頭,b 為同心擴(kuò)管,c為同心收縮全開閥門,d為不同平面兩個90°彎頭,e為調(diào)節(jié)閥半開閥門,f為同一平面兩個90°彎頭。
傳感器與管道,在與管道連接時要注意以下問題。

① 上、下游配管內(nèi)徑D與傳感器內(nèi)徑D’相同,其差異滿足下述條件:    0.95D≤D’≤1.1D;
② 配管應(yīng)與傳感器同心,同軸度應(yīng)小于0.05D’;
③ 密封墊不能凸入管道內(nèi),其內(nèi)徑可比傳感器內(nèi)徑大1~2mm;
④ 如需斷流檢查與清洗傳感器,應(yīng)設(shè)置旁通管道;
⑤ 減小振動對渦街流量計的影響應(yīng)該作為渦街流量計現(xiàn)場安裝的一個突出問題來關(guān)注。首先,在選擇傳感器安裝場所時盡量注意避開振動源;其次,采用彈性軟管連接在小口徑中可以考慮;第三,加裝管道支撐物是有效的減振方法。
電氣安裝應(yīng)注意傳感器與轉(zhuǎn)換器之間采用屏蔽電纜或低噪聲電纜連接,其距離不應(yīng)超過使用說明書的規(guī)定。布線時應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)功率電源線,盡量用單獨金屬套管保護(hù)。應(yīng)遵循“一點接地”原則,接地電阻應(yīng)小于10Ω。整體型和分離型都應(yīng)在傳感器側(cè)接地,轉(zhuǎn)換器外殼接地點應(yīng)與傳感器“同地”。
3 現(xiàn)場常見故障現(xiàn)象、原因及排除方法
渦街流量計有多種檢測方式,傳感器和測量電路差別也較大,但渦街流量計常見的故障有共性。

結(jié)語
在眾多的流量計中,渦街流量計的購置費低于質(zhì)量式、電磁式、容積式等類型,而安裝、運行、維護(hù)費低于節(jié)流式、容積式、渦輪式等類型,是一種經(jīng)濟(jì)性較好、比較實用的流量計。渦街流量計結(jié)構(gòu)簡單牢固,安裝維護(hù)方便,尤其適用于冶煉廠、化工廠、輸油管道等工業(yè)現(xiàn)場的使用。
 
 

江蘇金諾儀表有限公司
地址:江蘇省金湖縣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)神華大道359號
郵箱:zgybzj@163.com
傳真:86-0517-86896826
掃一掃關(guān)注我們
SCAN