涡街流量计由传感器还有转换器两部分组成,传感器是包括旋涡发生体(阻流体)、检测元件、仪表表体等;转换器主要包括前置放大器、滤波整形电路、DAC、输出接口电路、端子、支架和防护罩等。近年来智能式流量计还会把微处理器、显示通信以及其他功能模块装在转换器内。
涡街流量计在现场当中的应用:
1、现场应用
涡街流量计适用的流体是比较广泛的,但是不适用于低雷诺数(ReD≤2×104)流体。因为在低雷诺数的时候,斯特劳哈尔数伴随着雷诺数而变,仪表线性度变差。同时,含有固体微粒的流体对于旋涡发生体的冲刷会产生噪声,其含有的短纤维如果缠绕在旋涡发生体上将改变仪表系数。涡街流量计在混相流体当中的应用如下:
①可用于含分散、均匀的微小气泡,但是容积含气率应该小于7%~10%的气、液两相流,如果容积含气率超出2%,就应该对仪表系数进行修正。
②可以用于含分散、均匀的固体微粒,含量不大于2%的气固、液固两相流。
③可用于互不溶解的液液(如油和水)两组分流等。
脉动流还有旋转流会对涡街流量计产生严重影响。如果脉动频率跟涡街频率频带合拍可能引起谐振,破坏正常工作还有设备,使得涡街信号产生“锁定(Lock-in)”现象,这时信号就会固定在某一频率。“锁定”跟脉动幅值、旋涡发生体形状以及堵塞比等有关。
涡街流量计的精确度对于液体大致是在±0.5%R~±2%R之间,对于气体在±l%R~±2%R之间,重复性一般为0.2%~0.5%。由于涡街流量计的仪表系数比较低,频率分辨率低,口径愈大的话精度愈低,所以仪表口径不宜过大(DN300以下)。
范围度宽就是涡街流量计的特点,但是重要的一点就是量程下限的流量数值。一般液体的平均流速下限为0.5m/s,气体为4~5m/s。涡街流量计的正常流量可以是在正常测量范围的1/2~2/3处。
涡街流量计的最大优点是仪表系数不受测量介质物性的影响,可以由一种典型的介质推广到其他介质上面。但由于液、气的流速范围差别会很大,导致频率的范围也差别很大。处理涡街信号的放大器电路当中,滤波器的通带会不同,电路参数亦不同,因此,同一电路的参数不可以用于测量不同的介质。
另外,气体还有液体的密度差别很大,而旋涡分离的时候产生的信号强度与密度成正比,因此信号强度差别也会很大。液、气放大器电路的增益、触发灵敏度等都是不相同,压电电荷差别大,电荷放大器的参数也会不相同。即使同为气体(或液体、蒸汽),随着介质压力、温度、密度不同,使用的流量范围会不同,信号强度亦不同,电路的参数同样是要改变。因此,一台涡街流量计不经硬件或者软件修改,改变使用介质或者改变仪表口径是不可行的。
2、安装注意事项
涡街流量计属于是对管道流速分布畸变、旋转流还有流动脉动等敏感的流量计,因此,对于现场管道安装条件应该充分重视,严格地遵照使用说明书执行。
涡街流量计可以安装在室内或室外。如果是安装在地井里面,为防止被水淹没,应该选用涎水型的传感器。传感器在管道上面可以水平、垂直或倾斜安装,但是测量液体和气体的时候为了防止气泡和液滴的干扰,要注意安装位置。测量含液体和含气液体的流量仪表安装必须保证上、下游直管段要有必要的长度。传感器与管道的连接时要注意以下问题。
①上、下游配管内径D与传感器内径D’相同,其差异要满足下述条件:0.95D≤D’≤1.1D;
②配管应该跟传感器同心,同轴度应小于0.05D’;
③密封垫不可以凸入管道里面,其内径可要比传感器内径要大1~2mm;
④如果需断流检查跟清洗传感器,应设置旁通管道;
⑤减小振动对涡街流量计的影响应该作为涡街流量计现场安装的一个突出问题来关注。首先,在选择传感器安装场所的时候尽量注意到避开振动源;其次,采用的是弹性软管连接在小口径中可以考虑;第三,加装管道支撑物是一个有效的减振方法。
电气安装应该注意传感器跟转换器之间采用屏蔽电缆或低噪声电缆连接,其距离不应该超过使用说明书的规定。布线的时候应远离强功率电源线,尽量要用单独金属套管保护。应该遵循“一点接地”原则,接地电阻应该小于10Ω。整体型和分离型都应该在传感器侧接地,转换器外壳接地点应该跟传感器“同地”。
3、现场常见的故障现象、原因以及排除方法
涡街流量计是有多种的检测方式,传感器还有测量电路差别也较大,但是涡街流量计常见的故障有共性。
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。
1、选型方面的问题。
有些涡街传感器在口径选型上或者在设计选型之后由于工艺条件变动,使得选择大了―个规格,实际选型应选择尽可能小的口径,以提高测量精度,这方面的原因主要同问题①、③、⑥有关。比如,一条涡街管线设计上供几个设备使用,由于工艺部分设备有时候不使用,造成目前实际使用流量减小,实际使用造成原设计选型口径过大,相当于提高了可测的流量下限,工艺管道小流量时指示无法保证,流量大时还可以使用,因为如果要重新改造有时候难度太大.工艺条件的变动只是临时的。可结合参数的重新整定以提高指示准确度。
2、安装方面的问题。
主要是传感器前面的直管段长度不够,影响测量精度,这方面的原因主要同问题①有关。比如:传感器前面直管段明显不足,由于FIC203不用于计量,仅仅用于控制,故目前的精度可以使用相当于降级使用。
3、参数整定方向的原因。
由于参数错误,导致仪表指示有误.参数错误使得二次仪表满度频率计算错误,这方面的原因主要同问题①、③有关。满度频率相差不多的使得指示长期不准,实际满度频率大干计算的满度频率的使得指示大范围波动,无法读数,而资料上参数的不一致性又影响了参数的最终确定,最终通过重新标定结合相互比较确定了参数,解决了这一问题。
4、二次仪表故障。
这部分故障较多,包括:一次仪表电路板有断线之处,量程设定有个别位显示坏,K系数设定有个别位显示坏,使得无法确定量程设定以及K系数设定,这部分原因主要向问题①、②有关。通过修复相应的故障,问题得以解决。
5、四路线路连接问题。
部分回路表面上看线路连接很好,仔细检查,有的接头实际已松动造成回路中断,有的接头虽连接很紧但由于副线问题紧固螺钉却紧固在了线皮上,也使得回路中断,这部分原因主要同问题②有关。
6、二次仪表与后续仪表的连接问题。
由于后续仪表的问题或者由于后续仪表的检修,使得二次仪表的mA输出回路中断,对于这类型的二次仪表来说,这部分原因主要同问题②有关。尤其是对于后续的记录仪,在记录仪长期损坏无法修复的情况下,一定要注意短接二次仪表的输出。
7、由于二次仪表平轴电缆故障造成回路始终无指示。
由于长期运行,再加上受到灰尘的影响,造成平轴电缆故障,通过清洗或者更换平轴电线,问题得以解决。
8、对于问题⑦主要是由于二次仪表显示表头线圈固定螺丝松,造成表头下沉,指针与表壳摩擦大,动作不灵,通过调整表头并重新固定,问题相应解决。
9、使用环境问题。
尤其是安装在地井中的传感器部分,由于环境湿度大,造成线路板受潮,这部分原因主要同问题②、②有关。通过相应的技改措施,对部分环境湿度大的传感器重新作了把探头部分与转换部分分离处理,改用了分离型传感器,故善了工作环境,日前这部分仪表运行良好。
10、由于现场调校不好,或者由于调校之后的实际情况的再变动。
由于现场振动噪声平衡调整以及灵敏度调整不好.或者由于调整之后运行一段时间之后现场情况的再变动,造成指示问题、这部分原因主要同问题④、⑤有关。使用示波器,加上结合工艺运行情况,重新调整。
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