与其他流量仪表一样,涡街流量计的校准也是开发、生产和应用的一个重要环节。校准的目的有以下几点:
1、在仪表的开发阶段,通过实验、校准可确定涡街流量计的仪表系数、线性度、量程范围,寻找影响仪表流量特性的各种因素,为改进、提高仪表性能提供依据;
2、进行仪表出场校准,由于目前涡街流量计尚未实现干标定,按行业标准和计量检定规程的规定,每台涡街流量计在出厂前都应进行校准,通过校准,确定仪表系数K、线性度、重复性;通过校准剔除不合格产品,保证产品的出厂技术指标符合要求;
3、在使用中进行仪表的周期检定,因为在现场使用的涡街流量计,需要做定期检定。根据产品标准和检定规程:涡街流量计的检定周期为2~3年;精确度不高于2.0级的涡街流量计,检定周期为3年;精确度不高于0.5级的涡街流量计,检定周期为2年。
由于涡街流量计尚未实施干标定,所以仪表的校准仍采用实流校准或称湿式校准、方法。行业标准JB/T9249-1999,国家计量检定规程JJG198-1994对涡街流量计的校准方法都做出详细规定。
按标准规定,涡街流量计的线性度、重复性、仪表系数的校准可采用容积法、称量法或标准表法,三种方法具有同等效力。且根据涡街流量计的特点和现有条件,测量液体的涡街流量计都用水作介质,测量气体和蒸汽的涡街流量计都用空气作介质。有些制造厂为了提高校准精度,根据相似原理,在雷诺数相等的条件下,在水校准装置中校准气体涡街流量计。
对于涡街流量计的检定,目前有以下几种方式。
1、静态容积法水流量标准装置。
2、标准表比较法校准装置。
3、音速喷嘴气体流量标准装置。
4、钟罩式气体流量标准装置。
涡街流量计是虚用流体振荡原理来测量流量的,流体在管道中经过涡街流量交送器时,在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋遇,能涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及能满发生体特征宽度有关,可用下式表示:
F=Shr/d
式中: f伪旋祸的释放频率,Hz; v为流过旋涡发生体的流体平均速度,m/s; d为旋涡发生体特征宽度,m; Su为斯特罗哈数。 无量纲,它的数值范围为0.14- 0.27. SI悬 雷诺数的函数,Si-f( l/Re )
当莆诺数Re在102 - 105范围内,S值约为02,因此,在割量中,要尽量清足流体的雷诺数在102- 105,旋祸频率{= 0.2wd。
由此可知,通过测量能涡频率就可以计算出直过旋涡发生体的流体平均速度v.再由式q=rA可以求出流量q,其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。
这些交替变化的旋滿就形成了一系列交替变化的负压力,该压力作用在检测探头上,便产生一系列交变电信号,经过前置放大器转换、整形、放大处理后,输出与旋涡同步成正比的脉冲频率信号或标准信号。
涡街流量计按频率检出方式可分为应力式、应变式、电容式、热敏式、振动体式、光电式及超声式等。
涡街流量计是属于较为年轻的一类流量计,但其发展迅速,目前已成为通用的一类流量计。
1.优点
(1)涡街流量计无可动部件,测量元件结构简单,性能可靠,使用寿命长。
(2)祸街流量计测量范围宽。量程比一般能达到1:10。
(3)涡街流量计的体积流量不受被测流体的温度、压力、密度或粘度等热工参数的影响。一般不需单独标定。它可以测量液体、气体或燕汽的流量。
(4)它造成的压力损失小。
(5)准确度较高,重复性为0.5%,且维护量小。-次元件的流量特性对控制系统产生的影响。由于涡街的输出频率与流量成线性关系,当它与调节阀,调节器级成一一个控制系统时,相当于一个时滞和时间常数都小到可忽略的一个滞后环节,可视为比例 环节,广义对象的特性完全取决于回路中其他环节。对控制系统几无影响。
2.缺点
(1)涡街流量计工作状态F的体积流量不受被测无体温度、压力,密度等热工参数的影响,但液体或蒸汽的最终测量结果应是质量流量,对于气体,最终测量结果应是标准体积流量。质量流量或标准体积流量都必须通过流体密度进行换算,必须考虑流体工况变化引起的流体密度变化。
(2)造成流量测量误差的因素主要有:管道流速不均造成的测量误差:不能准确确定流体T.况变化时的介质密度:将湿饱和蒸汽假设成F饱和蒸汽进行测量。这些误差如果不加以限制或消除,涡街流量计的总测量误差会很大。
(3)抗振性能差。外来振动会使涡街流量计产生测量误差,甚至不能正常工作。道道流体高流速冲击会使涡街发生体的悬臂产生附加振动,使测量精度降低。大管径影响更为明显。
(4)对测量脏污介质适应性差。涡街流量计的发生体极易被介质脏污或被污物缠绕,改变几何体尺寸.对测量精度造成极大影响。
(5)直管段要求高。专家指出,涡街流量计直管段一定要保证前40D后20D,才能满足测量要求。
(6)耐温性能差。祸街流量计- -般只能测量300C以F介质的流体流量。
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涡街流量计作为一个流量仪表,在质量合格等条件下,也会因为一些因素产生一些故障,涡街流量计的常见故障又有哪些呢?
1、无流量时有信号输出
原因分析为仪表引线屏蔽或接地不良引入干扰信号;仪表周围有强电设备或动力线干扰;管道强烈震动。解决方法为加强引线屏蔽,保证线路良好接地;让仪表远离干扰源;跳高触发电平或减震。
2、示值误差偏离过大、重复性过大
原因分析为一次元件的漩涡发生体损坏;上、下游直管段长度不够;仪表常数K只设置不正确;探头玷污严重;管道内流体扰动过大。解决方法为更换漩涡发生体;改变安装地点;重新计量检定取得正确仪表常数K;清洗探头;调换安装地,增加入口压力。
3、通电后二次仪表无显示
原因分析为电源接线有误或电源断路;接线电压大于220V,电炉烧坏;供电电压与仪表要求供电电压不相符;传感器故障或放大板故障;故道内流量太小或管道内无流量。解决方法为检查线路,正确接线;如果烧坏查找损坏部件,更换原厂配件;按要求提供供电电源;更换二次仪表故障部件;调整管道流量。
4、流量下限拓展受限制
选用可以设置流量补偿修正系数的流量显示积算仪,通过软件编程来实现流量下限的拓展。以三角柱形漩涡发生体为例,雷诺数范围为2×104~7×106,为实现流量下限延伸到5×103,在测量小流量时应修正。根据在雷诺数5×103~2×104范围内的理论补偿修正系数,拓展流量下限及补偿流量测量误差。
5、远传信号输出不正常
原因分析为如果是频率或脉冲信号输出,接受电路与输出电路兼容;如果是(4~20)mA电流输出,流量设定范围与输出电流不一一对应。解决方法为外接电器元件(如串联一定阻值的电阻等),使输出和输入电路良好兼容;参数设定时流量上下限数值与4mA和20mA一一对应。
6、流量不准确,与工艺参数差别较大
原因分析为工艺参数录入有误;仪表量程不满足实际流量要求。解决方法为:正确录入仪表参数;调整工艺或选择适合实际流量范围的仪表。
7、仪表常数K随使用介质变化而变化
涡街流量传感器用来测量液体流量时,应该使用水来标定仪表常数K值,在测量气体和蒸汽时,应该用气体标定仪表常数K值。虽然从原理上讲,仪表常数K值与被测介质的性质无关,但由于传感器的加工工艺,各生产厂家之间存在差异,不同流体对应的K值会有一些区别。因而,使用不同介质时,应该用等同介质标定,以取得仪表常数K值。同时,使用介质温度高于150℃时,还应该对仪表常数K值修正。
8、仪表使用一段时间后,误差偏离正常范围
由于工业流体介质往往含有一些杂质,应根据具体情况在规定时间内清洗传感器。
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