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蒸汽測量中渦街流量計的選型安裝和故障處理

一↟☁✘╃、概述
LUGB型渦街流量計是孔板流量計最理想的替代產品◕▩☁,渦街流量計是基於卡門渦街原理而研製成功的一種具有國際先進水平的新型流量計◕▩☁,由於它具有其它流量計不可兼得的優點◕▩☁,自七十年代以來得到了迅速發展◕▩☁,據有關資料顯示◕▩☁,現在日本↟☁✘╃、歐美等發達國家使用渦街流量計的比例大幅度上升◕▩☁,已廣泛應用於各個領域◕▩☁,將在未來流量儀表中占主導地位·│↟│。
二↟☁✘╃、工作原理
在流體中設定旋渦發生體(阻流體)◕▩☁,從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦◕▩☁,這種旋渦稱為卡曼渦街◕▩☁,旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列·│↟│。設旋渦的發生頻率為f◕▩☁,被測介質來流的平均速度為U◕▩☁,旋渦發生體迎面寬度為d◕▩☁,表體通徑為D◕▩☁,根據卡曼渦街原理◕▩☁,有如下關係式
f=SrU1/d=SrU/md   (1)
式中U1---旋渦發生體兩側平均流速◕▩☁,m/s;
Sr---斯特勞哈爾數;
m---旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比
式中K---流量計的儀表係數◕▩☁,脈衝數/m3(P/mm³)·│↟│。
K除與旋渦發生體↟☁✘╃、管道的幾何尺寸有關外◕▩☁,還與斯特勞哈爾數有關·│↟│。斯特勞哈爾數為無量綱引數◕▩☁,它與旋渦發生體形狀及雷諾數有關◕▩☁,圖1所示為圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關係圖·│↟│。由圖可見◕▩☁,在ReD=2×104~7×106範圍內◕▩☁,Sr可視為常數◕▩☁,這是儀表正常工作範圍·│↟│。當測量氣體流量時◕▩☁,渦街流量計的流量計算式為
式中qVn◕▩☁,qV---分別為標準狀態下(0℃或20℃◕▩☁,101.325kPa)和工況下的體積流量◕▩☁,m³/h;
Pn◕▩☁,P---分別為標準狀態下和工況下的絕對壓力◕▩☁,Pa;
Tn◕▩☁,T---分別為標準狀態下和工況下的熱力學溫度◕▩☁,K;
Zn◕▩☁,Z---分別為標準狀態下和工況下氣體壓縮係數·│↟│。
由上式可見◕▩☁,渦街流量計輸出的脈衝頻率訊號不受流體物性和組分變化的影響◕▩☁,即儀表係數在一定雷諾數範圍內僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關·│↟│。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量◕▩☁,這時流量計的輸出訊號應同時監測體積流量和流體密度◕▩☁,流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的·│↟│。
三↟☁✘╃、儀表的選型
儀表的正確選型是儀表正常使用的關鍵◕▩☁,實際應用中◕▩☁,太多的故障是由於儀表的選型不合理造成的◕▩☁,詳細瞭解現場應用的工況條件及介質引數◕▩☁,選擇合適的壓力◕▩☁,溫度◕▩☁,防護◕▩☁,防爆等級及材質◕▩☁,結構方式◕▩☁,以保證儀表能執行在最佳狀態·│↟│。對於蒸汽的計量選擇合適的渦街流量計◕▩☁,我認為主要按以下步驟進行✘•✘☁↟:
1.首先了解所測量的工作介質◕▩☁,是飽和蒸汽還是過熱蒸汽·│↟│。
2.確定流量的使用範圍✘•✘☁↟:最大流量和最小流量·│↟│。
3.瞭解介質的最高↟☁✘╃、常用↟☁✘╃、最低工作壓力和工作溫度;(對於飽和蒸汽◕▩☁,只需知道壓力或溫度即可)
4.查表得出工作狀態下的密度·│↟│。
5.根據以上資料◕▩☁,對於飽和蒸汽◕▩☁,我們可以從該表的說明書中的飽和蒸汽的流量範圍表中查找出最接近的流量表·│↟│。(過熱蒸汽可依據相應的密度從飽和蒸汽流量表中查的)
6.最後根據現場的工作環境選擇是使用一體式的還是分離式的·│↟│。(例如介質溫度較高)
四↟☁✘╃、安裝✘•✘☁↟:
1.渦街流量計屬於對管道流速分佈畸變↟☁✘╃、旋轉流和流動脈動等敏感的流量計◕▩☁,因此◕▩☁,對現場管道安裝條件應充分重視◕▩☁,遵照生產廠使用說明書的要求執行·│↟│。
2.減小振動對渦街流量計的影響應該作為渦街流量計現場安裝的一個突出問題來關注·│↟│。首先在選擇感測器安裝場所時儘量注意避開振動源·│↟│。其次採用彈性軟管連線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·│↟│。
3.在渦街流量計上游2-10D處取測壓點◕▩☁,在流量計下游5-10D處取測溫點◕▩☁,測溫元件應探入管道內部且迎向流體方向·│↟│。
五↟☁✘╃、常見故障現象及解決方法
1.通電後無流量時有輸出訊號·│↟│。可能原因
1)輸入遮蔽或接地不良◕▩☁,引入電磁干擾
2)儀表靠近強電裝置或高頻脈衝干擾源
3)管道有較強振動
4)轉換器靈敏度過高·│↟│。處理方法✘•✘☁↟:
1)改善遮蔽與接地◕▩☁,排除電磁干擾
2)遠離干擾源安裝◕▩☁,採取隔離措施加強電源濾波
3)採取減震措施◕▩☁,加強訊號濾波降低放大器靈敏度
4)降低靈敏度◕▩☁,提高觸發電平
2.通電通流後無輸出訊號·│↟│。可能原因
1)電源出故障
2)輸入訊號線斷線
3)放大器某級有故障
4)檢測元件損壞
5)無流量或流量過小
6)管道堵塞或感測器被卡死·│↟│。處理方法✘•✘☁↟:
1)檢查電源與接地
2)檢查訊號線與接線端子
3)檢測工作點◕▩☁,檢查元器件
4)檢查感測元件及引線, 檢查閥門◕▩☁,增大流量或縮小管徑
5)檢查清理管道◕▩☁,清洗感測器·│↟│。
3.輸出訊號不規則不穩定◕▩☁,可能原因✘•✘☁↟:
1)有較強電干擾訊號
2)感測器被沾汙或受潮◕▩☁,靈敏度降低
3)感測器靈敏度過高
4)感測器受損或引線接觸不良
5)出現兩相流或脈動流
6)管道震動的影響
7)工藝流程不穩定
8)感測器安裝不同心或密封墊凸入管內
9)上下游閥門擾動
10)流體未充滿管道
11)發生體有纏繞物
12)存在氣穴現象·│↟│。處理方法✘•✘☁↟:
1)加強遮蔽和接地
2)清洗或更換感測器◕▩☁,提高放大器增益
3)降低增益◕▩☁,提高觸發電平
4)檢查感測器及引線
5)加強工藝流程管理◕▩☁,消除兩相流或脈動流現象
6)採取減震措施
7)調整安裝位置
8)檢查安裝情況◕▩☁,改正密封墊內徑·│↟│。
9)加長直管段或加裝流動調整器
10)更換裝流量感測器地點和方式
11)消除纏繞物
12)降低流速◕▩☁,增加管內壓力
經過幾年的使用◕▩☁,我們發現渦街流量計非常適合外供熱使用者的蒸汽計量◕▩☁,同時也得到了廣大使用者的肯定◕▩☁,但是◕▩☁,現在的我們國產的渦街流量計還不夠規範◕▩☁,還不夠標準◕▩☁,我們期待◕▩☁,隨著技術的不斷進步◕▩☁,國產渦街流量計能夠越來越規範◕▩☁,測量精度越來越高◕▩☁,更加方便我們使用者的使用·│↟│。
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