摘 要：介紹了渦街流量計優(yōu)點，闡述了渦街流量計的工作原理，重點描述了在安裝使用過程中應(yīng)注意的要點，最后簡要提出常見故障分析處理措施。
對流體的流量準(zhǔn)確測量是工業(yè)化生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，目前雖然流量計的種類繁多，渦街流量計還是因為諸多優(yōu)點而得到廣泛的應(yīng)用。
1渦街流量計的優(yōu)點
1.1渦街流量計測量元件結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠,使用壽命長,維護(hù)量小。
1.2渦街流量計測量范圍寬，量程比一般能達(dá)到1:10。
13渦街流量計的體積流量不受被測流體壓力、溫度、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響,--般不需單獨標(biāo)定，可測:量液體、氣體和蒸汽的流量。
1.4渦街流量內(nèi)計無可動部件，也沒有阻礙流體流動的節(jié)流部件，因而造成的壓力損失小。
1.5渦街流量計精度較高,可達(dá)0.5%。
2渦街流量計工作原理
在流體中插入一物體時,流體流動受到影響，在障礙物的兩側(cè)就會交替地分離釋放出兩串旋渦.在下游形成互相平行的兩個旋渦流.稱為卡門渦街。障礙物就是旋渦發(fā)生體.它可以是三棱柱體,或者圓柱體,如圖1所示。
旋渦的回旋方向,因所在旋渦流的不同而不同..如圖所示，在上邊的一列旋渦流為順時針方向旋轉(zhuǎn),在下邊的- -列則作逆時針旋轉(zhuǎn)。由于旋渦之間相互作用,其旋渦流一般是不穩(wěn)定的。但是理論和實驗證明，當(dāng)滿足參數(shù)h/=0.281 (h 為卡門渦街列的間隔.1為同列中旋渦的間隔)時,渦街是穩(wěn)定的,并且單側(cè)旋渦的分離釋放頻率f與流體流速v、旋渦發(fā)生體寬度d(三棱柱時為底寬,圓柱時為直徑)的關(guān)系符合下式:
f=St*v/d
式中:St-斯特勞哈爾系數(shù)
St是雷諾數(shù)Re的函數(shù),當(dāng)Re=500~150000時,St=0.16(對三棱柱體和St=0.2(對圓柱體)。在工業(yè)中檢測的流速,實際上幾乎都不超出這個范圍。
由上式可見，旋渦的分離頻率f只決定于介質(zhì)流速和和旋渦發(fā)生體寬度之比.而不受溫度、密度和粘度等影響,因此,對f進(jìn)行檢測,可以得到介質(zhì)流速v,并由此求得介質(zhì)的體積流量。
3渦街流量計安裝注意事項
正確安裝渦街流量計,才能得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。
3.1渦街流量計避免安裝在溫度變化很大、含腐蝕性氣體、電磁干擾大的環(huán)境中。流量計應(yīng)避開電動機(jī)、水泵等振動物體,安裝在振動較小的管道上,若振動較大,則必須加設(shè)管道支撐。
3.2注意安裝時流量計.上的方向箭頭指示需與流體流動方向一致。
3.3渦街流量計是速度式測量儀表,其測量精度受管道內(nèi)流體速度分布規(guī)律變化的影響較大,為了保證正確測量,流量計前后要保證一-定長度的直管段。
如果流量計.上游有縮管,則上游側(cè)的直管段長度至少為5D(D:流量計的標(biāo)稱內(nèi)徑) ;如果流量計上游有擴(kuò)管或者彎頭,則上游側(cè)的直管段長度至少為10D;閥門應(yīng)該裝在流量計的下游,如果閥門一定要裝在流量計的上游,則上游側(cè)的直管段長度至少為20D;流量計下游側(cè)的直管段長度至少為5D。
3.4流量計相鄰直管道的內(nèi)徑必須與流量計的內(nèi)徑一致,或略大于流量計內(nèi)徑,安裝時流量計的中心和管道的中心需保持義致,特別需要注意的是不要將流量計安裝的密封墊片突出到管道中，否則會影響精度，如圖 2 所示。
3.5需要測量流體壓力、溫度做溫壓補償時,將測壓孔設(shè)置在渦街流量計下游的2~7D之間的地方。將測溫孔設(shè)置在離測壓點下游1~2D(D:流量計的標(biāo)稱內(nèi)徑)之間的地方。如圖3所示
3.6被測流體為單一狀態(tài)時,渦街流量計可以測量氣體、液體和蒸汽。但是在混相流的狀態(tài).流量計是不能作出正確的測量的。所以要注意不同流體要有不同安裝方式,為的就是避免產(chǎn)生混相流。
圖4是測量氣體、蒸汽時流量計的安裝方式，將流量計位置抬高，避免在流量計處聚集液體;圖5是測量液體時流量計的安裝方式,將流量計位置降低,避免在流量計處聚集氣泡。
3.7渦街流量計一般做水平安裝,也可做垂直安裝.在垂直安裝時要使流體充滿管道,不能出現(xiàn)混相流。
3.8為了增強分離型渦街流量計的工作穩(wěn)定性.最好將流量計傳感器上的接地端子和轉(zhuǎn)換器.上的接地端子妥善接地。
4渦街流量計的使用注意事項.
4.1渦街流量計正常工作時,對流速下限有一定要求,所以選擇流量計通徑時不能根據(jù)原管道通徑選擇,而要考慮流體的粘度和密度,根據(jù)最小流量、最大流量、常用流量等來選擇流量計的通徑,而且要使常用流量處在可測量范圍的20%以上。
4.2渦街流量計出廠時廠家已經(jīng)根據(jù)訂貨要求對流量計進(jìn)行了參數(shù)設(shè)定,用戶無需修改。但如果訂購自帶顯示表頭的渦街流量計,用戶可以根據(jù)現(xiàn)場工況或在改變管道條件時對部分參數(shù)進(jìn)行更為準(zhǔn)確的設(shè)定,從而得到更精確的測量結(jié)果,二是用戶可以直接在現(xiàn)場從表頭讀取瞬時流量和累積流量。
4.3用戶在表頭設(shè)定的主要參數(shù)有:顯示方式、流體類型(氣體、液體和蒸汽、流量單位、工況壓力、工況溫度、工況密度、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力、標(biāo).準(zhǔn)狀態(tài)溫度等,對于其他一些系統(tǒng)參數(shù),除非有深刻準(zhǔn)確的理解,一般不能隨意改動。
4.4渦街流量計是一種速度式流量計,因此所得的流量實際上是工況條件下的體積流量Qf。對于氣體而言,有時為了便于比較或結(jié)算,需將Qf;轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(0℃,1 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下 的標(biāo)準(zhǔn)體積流量Qn.Qf和Qn的關(guān)系式為:
式中：P-工況壓力（MPa）；T-工況溫度（℃）；K-偏差系數(shù)，和氣體壓力及氣體種類有關(guān)，一般條件下可取 1
也有采用(159℃,1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓或(20℃, 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓作為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)計算標(biāo)準(zhǔn)體積,這些都可在渦街流量計表頭設(shè)置,流量計就可自動轉(zhuǎn)換輸出標(biāo)準(zhǔn)體積流量。
4當(dāng)我們需要得到質(zhì)量流量Qm計算公式為:
Qm=QfXP
式中:Qf--工況下的體積流量.p--工況下的密度
在工業(yè)生產(chǎn)中,大多數(shù)液體的工況密度相對比較穩(wěn)定,因此一.般可以直接在渦街流量計的表頭設(shè)置流體密度，這樣就能直接輸出質(zhì)量流量。
對于氣體和蒸汽而言，當(dāng)壓力和溫度變化時,介質(zhì)密度會有較大變化,為了得到更精確的測量結(jié)果,就需要進(jìn)行溫度壓力補償。
渦街流量計可輸出4~20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(體積流量),連同溫度、壓力信號全部接入流量積算儀或DCS計算機(jī)系統(tǒng)，由流量積算儀或DCS計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行溫度壓力補償。
流量積算儀補償方式:
一般氣體,溫度壓力補償(用理想氣體狀態(tài)方程運算)
飽和蒸汽,溫度或壓力單- --種補償(內(nèi)置飽和蒸汽密度表
過熱蒸汽,溫度壓力補償(內(nèi)置過熱蒸汽密度表
而DCS計算機(jī)系統(tǒng)，由于計算機(jī)強大的功能則可以根據(jù)各種要求采用更多種的方式進(jìn)行溫度壓力補償,如內(nèi)置溫壓補償模塊、氣體密度計算軟件、采用擬合度較高密度計算經(jīng)驗公式或者自行編程補償?shù)鹊取?br />
5渦街流量計的常見故障分析處理
5.1有流量、無信號
檢查實際流量是否太小;檢查是否有信號電流輸出,電源極性是夠正確.電源接線端是否松開,電纜線是否斷;檢查放大器單元是否完好;檢查設(shè)定的參數(shù)是否適合實際工況;檢查低流量切除設(shè)定值是否過大，檢查流量發(fā)生體是否故障;檢查發(fā)生體和流量計流管內(nèi)是否有黏附物。
5.2無流量、有信號
檢查流體是否有流動;檢查管道是否有劇烈振動;檢查接線是否正確;檢查放大器的輸出方式是否搞錯;檢查放大器是否損壞，檢查流量計附近是否有大功率的用電設(shè)備干擾.流量計是否可靠接地。
53讀數(shù)波動或誤差大
檢查流量計選型是否合適;檢查設(shè)定的參數(shù)是否適合實際工況;檢查流量計前后直管段長度是否足夠;檢查密封墊片是否突出到管道中;檢查流量計附近是否有異常聲音,來判斷是否產(chǎn)生混相流;檢查流量計是否可靠接地;檢查放大器是否有部分故障;檢查發(fā)生體和流量計流管內(nèi)是否有黏附物;檢查流量積算儀或DCS計算機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置是否與流量計的一致;如果有溫壓補償,檢查溫壓測量信號是否正常。
6結(jié)束語
學(xué)習(xí)了解渦街流量計,正確安裝使用,就可獲得正確的測量結(jié)果，讓渦街流量計在優(yōu)化生產(chǎn)過程調(diào)節(jié)控制和節(jié)約能源方面發(fā)揮更大的作用。
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