随着现代工业生产的发展,企业对能源的要求越来越重视。工艺过程控制、生产成本核算、能源计量考核等对流量测量越来越依赖,因此准确测量介质的流量在工业能源节能方面越来越重要。综合吸收了发达国家先进技术和经验,具有电路先进、功耗微低、量程比宽、结构简单、阻力损失小、坚固耐用、用途广、使用寿命长、工作稳定、便于安装调试、维护量小等特点,能够较好地解决能源的计量问题。
1、涡街流量计的工作原理
在流体中设置旋涡发生体(阻流体),从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门涡街,如图1所示。
旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f,被测介质来流的平均速度为V,旋涡发生体迎面宽度为d,表体通径为D,根据卡门涡街原理,有如下关系:
f=StV/d
由此可见,通过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时流量。
2、涡街流量计的特点
涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点:
(1)压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。
(2)无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小,结构简单而牢固,长期运行十分可靠。
(3)安装简单,维修十分方便。
(4)检测传感器不直接接触介质,性能稳定,寿命长。
(5)输出是与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移,精度高,并方便和计算机联网。
(6)测量范围宽,量程比可达1:10;压力损失较小,运行费用低,更具节能意义。
3、涡街流量计常见故障分析
(1)故障一。
故障现象:新安装或检修好的涡街流量计在现场安装好后,显示仪表无指示。
原因分析:管道内无流量或流量很小,传感器内无漩涡产生;传感器检测灵敏度过低;探头与管道内壁之间有杂物卡住。
(2)故障二。
故障现象:管道内无流体流动,而显示仪表有流量显示。
原因分析:仪表接地不良引入外部干扰;传感器灵敏度太高。
(3)故障三。
故障现象:流量显示仪表摆动。
原因分析:放大器灵敏度调的不合适;流量计安装不正确,使通过仪表的介质产生振动。
(4)故障四。
故障现象:二次表指示偏低且迟缓。
原因分析:可能是污物堵在了探头与内壁之间,但未堵死。
(5)故障五。
故障现象:一通电仪表就指示某一刻度,且不管怎么调灵敏度电位器都不管用。原因分析:一般可能是一次表内部某元件损坏。
4、涡街流量计在使用过程中存在的故障分析
故障现象:指示长期不准,始终无指示,指示大范围的波动无法读数,指示不回零,小流量时无指示,仪表系数无法确定。
原因分析:
(1)选型方面的问题。涡街流量计在口径选型和设计选型之后,由于工艺条件变动,出现规格选择偏大的现象。在实际选型中应选择尽可能小的口径,以提高测量精度。选型不当可能造成指示长期不准,指示波动大无法读数。
(2)安装方面的问题。传感器前后面的直管段长度不够,也会造成指示长期不准。
(3)二次仪表的问题。常见的二次仪表问题有电路板有短线之处、量程设定个别位显示坏、K系数设定有个别位置显示坏,使得无法确定量程设定及其他参数的设定,造成仪表指示不准。
(4)回路线路接线问题。接头没接好,造成回路中断,使仪表始终无指示。
(5)二次仪表与后续仪表的连接问题。后续仪表的问题,或者后续仪表检修导致二次仪表输出的电流信号开路,造成二次仪表始终无指示。
(6)使用环境的问题。安装在井中的传感器,由于湿度大,线路板潮湿,也可能造成仪表指示不准或始终无指示故障。处理的方法是定期清理涡街流量计探头、检查接地和屏蔽情况,定期烘干或做防潮处理。
智能涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。
无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。
本仪表采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。
有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表。
涡街流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。
因其具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。
在实际应用中,涡街流量计往往最大流量远低于仪表的上限值,随着负荷的变化,最小流量又往往会低于仪表的下限值,仪表并非工作在它的工作段;
为了解决这一问题,通常采用在测量处缩径提高测量处的流速,并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量;
但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流,使加工、安装都不方便。
纵断面形状为圆弧的LGZ变径整流器,具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用,其结构尺寸小;
仅为工艺管内径的1/3,与涡街流量计作成一体,不仅不需要另外附加一段直管段,还可以降低对工艺管直管段的要求,安装非常方便。
蒸汽流量计计由于流量测量装置的设计过程中,提供的设计温度、压力与实际运行的工作温度、压力有一定的差异或者由于工艺造成流体温度、压力波动较大,致使测出的流量不能真实反映其工作状态下的实际流量。绝大多数流量计,只有在流体工况与设计条件一致的情况下才能保证较高的测量精度,有些流体如气体、蒸汽,流体工况变化对测精度的影响特别大,必须进行补偿。因此,补偿所用的数学模型是决定仪表准确度的决定因素。当今流量仪表新产品层出不穷,各种新型智能流量演算器不断涌现仪表市场,这些仪表各自有其技术经济特点,所采用的补偿数学模型也不尽相同。
1、过热蒸汽计量的补偿
蒸汽流量计计在蒸汽的计量上,密度虽然也是温度、压力的函数,但不再遵循理想气体状态方程,且在不同压力、温度区间,函数关系不同,很难用一个简单的函数关系式表示,因此着重论述一下常用水蒸气密度的确定方法。
2、密度的确定
计工程上应用的水蒸气大多处于刚刚脱离液态或离液态较近,它的性质与理想气体大不相同应视为实际气体。水蒸气的物理性质较理想气体要复杂的多,故不能用简单的数学式加以描述,所以,在以往的工程计算中,凡涉及水蒸气的状态参数数值,大都从水蒸气表中查出。把水蒸汽状态参数表装入仪表内存中,数据量很大。随着电子技术的发展,计算机(或单片机)已广泛应用于流量测量仪表中,其存储能力、快速计算能力为准确、快速地确定水蒸气的密度提供了有力的手段。