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渦街流量計

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渦街流量計測量準確度影響因素的探討

來源:作者:發表時間:2019-08-01 09:40:17

 摘 要 :目前,渦街流量計在有色行業的冶煉、化工企業得到廣泛應用,但在實際使用過程中也存在一些問題。本文主要對渦街流量計測量準確度的影響因素進行了分析和探討,并有針對性地提出解決方法。

 
目前,在冶煉、化工企業現場最常用的流量計是渦街流量計、孔板流量計和電磁流量計,而渦街流量計因測量范圍寬、維護簡單、適應多種介質類型等特點,得到了越來越多的實際應用,使用效果也得到用戶的認可。但是,由于渦街流量計的測量特性,其測量準確度高低受外界因素影響較多,容易出現測量不準、測量不穩定的問題,如果處理不當將會產生較大的測量誤差。
 
1  渦街流量計簡介
渦街流量計是一種根據卡門原理測量氣體、蒸汽或液體體積流量、標準體積流量或質量流量的體積流量計。主要用于測量工業管道中介質流體的流量,如氣體、液體、蒸汽等介質,包括液體流量計和氣體流量計。
 
2  渦街流量計的工作原理
渦街流量計的工作原理是根據流體力學現象中振動頻率與流速的對應關系。它適用于多種流體(液體、氣體、蒸汽、水等)。它具有結構簡單、測量范圍廣、價格合理、應用廣泛等特點。
 
在流體中設置有漩渦發生器,交替產生兩個規則漩渦。如圖 1 所示,稱為卡門渦街現象。這些漩渦是不對稱地布置在漩渦發生器的下游。
渦街流量計原理
設旋渦的發生頻率為 f,被測介質的平均流速為 v,旋渦發生體迎流面寬度為 d,流體流經的管道直徑為 D,則頻率與流速的關系可用(1)式表示 :
20190801094112.jpg
式中 Sr- 斯特勞哈爾常 ;qv- 體積流量,m3/s ;qm- 質量流量,kg/s ;f- 輸出頻率 ;K- 儀表常數 ;ρ- 流體密度,
 
從公式3中看出當K恒定時,流量qv 和頻率f呈線性關系。
由公式 4 式看出,特定流量計的口徑 D、d 已確定,K 只和 Sr 且僅與之相關。
根據流體力學,儀表常數 K 會受到流體流速 v 與流體粘度的影響。
 
3  渦街流量計準確度的影響因素分析
由公式 5 可知,質量流量與密度有關,也受管道壓力、流體類型、蒸汽濕度、環境等因素的影響,這些因素直接關系到流量計的測量準確度。
 
3.1  干度變化
用渦街流量計測量飽和蒸汽時,要求飽和蒸汽濕度小于15%。然而,當飽和蒸汽在管道中輸送一定距離時,飽和蒸汽的濕度將超過 15%,這將降低結果。
 
市場上測量蒸汽的流量計首先測量體積流量,然后根據蒸汽的密度計算質量流量,即假設蒸汽完全干燥。
 
如果不考慮蒸汽干度的影響,得到的數據將低于實際流量。因此,流量計的二次儀表應具有設定飽和蒸汽濕度和校正功能。同時,提高蒸汽質量的流量計總體可以提高流量計的精度。
 
改進措施 :在流量計出口(7 ~ 8)D 處加裝一個濕度變送器,根據以下公式修正 :
V-XVg+(1-X)Vf
式中 :V- 濕蒸汽比容,m3/kg ;X- 干度,% ;Vg- 飽和蒸汽的比容,m3/kg ;Vf- 水的比容,m3/kg ;(1-X)-濕度,%
 
3.2  壓力變化
由于在現場使用場合,管道中會有很多閥門,任何閥門的動作都會改變管道中的壓力值,改變壓力就是改變蒸汽的密度。同時,打開閥門的動作也會改變管道內蒸汽的流量,造成測量誤差。
改進措施 :根據壓力變化情況對流量密度進行修正,同時,在不必要的情況下減少閥門的操作。
 
3.3  管道及流量計震動 
渦街流量計儀表系數誤差與管道振動速度有關,整體抗震性能較差。隨著管道振動頻率的增加,儀表系數減小。如果管道和流量計沒有適當加強,或流量計在電機附近振動,振動會干擾渦街流量計,使流量計測量值偏高或導致流量判斷錯誤。
 
改進措施 :根據施工要求加固流量計,在流量計前端和后端安裝緊固裝置,并添加防震墊。
 
3.4  流量計出口側通向大氣
渦街流量計出口側直接通向大氣,前后壓差過大,無法正確反映流量變化,主要是由于管道布置不合理造成的。
改進措施 :在傳感器的進口端加裝整流器。
 
4  流量計日常使用中的維護方法
4.1  流量計的保養
(1)定期清洗,探頭是流量計的重要構造,如果探頭檢測孔被堵塞,或者被其他物體纏繞、包裹,將對正常測量產生影響,導致結果不準確 ;
(2)防潮處理,大部分探頭沒有經過防潮處理,如果使用環境較為潮濕,或清洗之后沒有進行烘干,將導致流量計性能受到一定影響,導致運行不暢 ;
(3)定期檢查,流量計的使用盡量減少外界的干擾,嚴格檢查流量計接地和屏蔽狀況,確保流量計測量的準確性 ;
 
4.2  流量計的日常維護
(1)對流量計的使用進行日常防護,保護流量計內襯,并減少油類物質的接觸,避免影響流量計的絕緣內襯。同時避免硬性挫傷破壞表面光潔度。
(2)避免振動,流量計內部有非常精確的部件,如果發生強烈振動,將導致內部變形或斷裂,同時避免腐蝕性液體流入。
(3)差壓零點清零,每隔 10 天左右進行。
 
4.3  流量計的檢定校準
為確保流量計保持測量的準確性、穩定性,需要在一段時間內(一般是一年)對其進行檢定或校準,檢定需要送到政府指定的計量檢定單位進行,校準可以外委或自行操作,可以使用更高水平的流量標準裝置對渦街流量計進行校準,需要注意校準用的標準設備、校準規程和標準器精度等級是否滿足實際使用的需求。
 
5  結語
我們通過對渦街流量計測量準確度影響因素的分析,掌握了最重要的影響因素,有針對性采取措施進行解決,最大程度消除或降低其影響。并在渦街流量計測量流量時,采用壓力、溫度、流速補償進一步確保測量準確度,實現了準確的測量。同時也要做好日常維護保養,保證流量計的正常、精準運轉。
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