涡街流量计具有其他流量计不可兼得的优点,自问世以来得到了迅速的发展,据有关资料显示,现在日本、欧美等发达国家使用压缩空气流量计的比例大幅上升,已广泛应用于各个领域,将在未来流量仪表中占主导地位,是目前国内技术先进的流量计。
涡街流量计旋涡频率的检测方法主要有以下两种:
方式一:检测旋涡发生时的流速变化,采用热敏元件、超声波束等,旋涡发生体可以是实心圆柱、矩形柱、三角柱及T形复合柱。
方式二:检测旋涡发生时的压力变化,采用应变元件、压电元件、振动磁敏传感器、光电元件、弹性元件/电容元件、弹性元件/压电元件等。旋涡发生体可以是空心圆柱、三角柱、T形柱及各种复合柱。
热敏检测元件灵敏度高,适用于较低温度(<200℃)和较低密度的气体测景,但因热敏电阻用玻璃封装,较脆弱,敞易受流体中的污物、有害物质及颗粒物的影响,所以被测介质还应足清洁的液体或气体。
压电元件耐脏,因而应用较广,但测低密度、低流速气体,环境振动较大的场合就不宜选用。介质温度范围为-32~110℃。在常温下,压电陶瓷是绝缘的,阻抗为l0~l00MΩ,但如果工作在300℃状态下,阻抗会降至1MΩ,甚至几十千欧,输出信号变小,导致测量系统低频特性恶化,所以不能用于温度高的介质。
涡街流量计的抗振性较强,但介质温度也不能高于200℃,如果超出此范围,则超声波探头会损坏。超声波旋涡流量计也不能用于被测介质有明显脉动的场合,如往复压缩机出口的流体,因为它对小流量有很高的敏感度。
涡街流量计的选用要结合工艺介质的特点、流量计的性能、经济性、安装及环境等方面来考虑,一般专业人员都可以做到。本文中重点说明几点需要特别注意的问题。
1)根据抗管道和流体振动情况选择
涡街流量计是根据在流体管道中设置阻力体来产生漩涡,检测漩涡的频率来测流量的。在工业生产中,振动是普遍存在和不可避免的,一般的工业振动频率大都在几赫到几千赫,涡街流量计的漩涡频率正好落在这个范围之内,如果安装涡街流量计的管道和流体发生振动,势必对涡街流量计的测量造成影响,所以涡街流量计必须有抗振补偿功能。
常用的涡街流量计有电容式、压电应力式、超声波式等种类,目前市场上这几种都有着较好的抗振能力,其中电容式、压电应力式只能抗二维震动,即对振动方向在纵向(顺流向)或与漩涡发生体轴线平行的方向振动,具有抗振能力,基本可以消除,但对抗横向(与漩涡升力方向一致)振动能力很弱,而超声波式具有抗三维振动能力。因此在一般场合,振动加速度小于1g,振动频率小于500Hz、振幅小于2.1mm(用手摸有较强烈的振感,有握不住的感觉),三种流量计都可以满足要求,但在振动特别强烈的场合,或有升力方向振动的场合,选用超声波流量计比较合适。
2)根据所测介质情况选择
一般涡街流量计可以测量气体、液体和蒸汽介质的流量,但由于各种介质特性千差万别,传感器结构形式各种各样,其适应性也不同。压电应力式和电容式涡街流量计应用范围较广,但在测低密度和低流速气体流量时,由于受到漩涡能量的限制,发生漩涡不强烈信号低,电容式涡街流量计由于存在两个导压孔,不易测量赃物介质;超声波式虽然能测量低流速介质流量,但对脉动较敏感;具体情况如下:
2.1)对于介质中含有粉尘和固体颗粒或悬浮物的流体不宜选用电容涡街流量计。因为在漩涡发生体两侧有两个导压小孔,容易堵塞,使输出信号为零。凡是带有导压小孔的其它类型的流量计和电容流量计具有相似的情况。
2.2)超声波涡街流量计虽然抗振性能强,但使用温度范围不如电容式和压电应力式宽。一般压电式涡街流量计测温上限不超过300℃。超过时压电元件绝缘下降,输出信号变小,抗干扰能力大大降低;电容式涡街流量计的测温上限达400℃,具有较好的耐高温性能;而超声波式涡街流量计测温上限不超过200℃,如果被测流量介质温度超过此范围,则可能损坏超声波探头。另外,超声波涡街流量计不宜在含有过多气泡的液体或含杂质的液体中测量,因为有过多气泡的液体,超声波不易穿过,可能造成测量上的困难甚至不可能测量。液体中含有杂质会对超声波起到慢反射或吸收的作用,影响测量的准确性。
3)涡街流量计的选择不仅要考虑被测介质的温度,还要考虑检修吹扫介质的温度
涡街流量计的被测介质温度可能是常温,但是在检修时需要用蒸汽吹扫管线,蒸汽的温度在150℃以上,如果选型时只考虑到介质的温度而选择适用温度范围低的涡街流量计,在检修吹扫管线时,就有可能损坏敏感元件。
4)在使用状态下,如果被测介质有明显的脉动,则不宜选择超声波涡街流量计
因为超声波涡街流量计对小流量敏感度很高,在这种场合使用,会使输出信号不稳定甚至失真。
5)在液体中混有大量气泡的场合,不宜选用各种涡街流量计
超声波流量计常见问题及解决方法
超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。
常见问题及解决方法
1、超声波流量计探头使用一段时间,会出现不定期的报警。尤其是输送介质杂质较多时,这种问题会较常见。解决办法:定期清理探头(建议一年清理一次)。
2、超声波流量计输送介质含有水等液体杂质时,流量计引压管容易产生积液,气温较低时会出现引压管冻堵现象,尤其在北方地区冬季较常见。解决办法:对引压管进行吹扫或加电伴热
3、超声波流量计对管道的要求非常严格 不能有异响 否则会影响测量误差很大
超声波在传播过程中,由于受介质和介质中杂质的阻碍或吸收,其强度会产生衰减。不论是超声波流量计还是超声波物位计,对所接受的声波强度都有一定要求,所以都要对各种衰减进行抑制。
4、瞬时流量波动大?
信号强度大,本身测量流体波动大.
解决方法:调整好探头位置,提高信号强度,保证信号强度稳定,如本身流体波动大,则位置不好,重新选点,确保前10D后5D的工况要求.
5、外夹式超声波流量计信号低?
这个取决于仪表本身的技术含量,经过现场大量的测试实例证明,像管道时间长,结垢严重,管径大的问题,艾拓利尔AFTU-2W系列较其他外夹式超声波流量计,出信号非常快,而且信号很稳定。.
解决方法:对于管径大、结垢严重、建议选用品质好的外夹式超声波流量计,探头安装处管道要打磨干净,用耦合剂或耦合片排除探头与工件表面之间的空气,使超声波能有效地传入管道内,保证探测面上有足够的声强透射率.
6、测量介质中偶尔有气泡产生,用时差法的超声波流量计是否有影响?
今艾拓利尔AFTU-2W系列外夹式超声波流量计有双模式,当有气泡时,可以自动转入多普勒模式去测量,当气泡消失时,会自动转入时差法测量.
7、仪表在现场强干扰下无法使用?
现场有变频器或高电压电缆场强电磁干扰
建议:远离变频器或高电压电缆场强电磁干扰
超声波流量计采用时差式测量原理:一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后,被另一个探头接收到,同时,第二个探头同样发射信号被个探头接收到,由于受到介质流速的影响,二者存在时间差Δt,根据推算可以得出流速V和时间差Δt之间的换算关系V=(C2/2L)×Δt,进而可以得到流量值Q。