渦街流量計

     溫壓補償一體化渦街流量計可以替換在現場無法正常工作的分流旋翼式蒸汽流量計,現場液晶表頭顯示瞬時流量、累積流量,切換顯示實時溫度、實時壓力、有溫度、壓力補償功能,在測量氣體、蒸汽時,根據實測溫度、壓力進行查表方式補償,保證流量不受溫度、壓力變化,引起汽體密度的變化而影響流量計準確性。在飽和蒸汽和過熱蒸汽轉換狀態下可自動切換。大工作壓力:4Mpa ;大工作溫度450℃。使用這種流量計可以大大提高計量的準確度。替代無法正常使用的旋翼式蒸汽流量計。

帶溫度壓力補償型渦街流量計的不足

    用工作狀態的壓力和溫度來補償渦街流量計測得的工作狀態體積流量,而得出標準狀態體積流量。這是目前蒸汽流量計常用渦街流量計測量蒸汽流量常用的方法。

但這種測量方法不足之處有以下兩點:

1:因介質組分或飽和蒸汽的干度變化引起的密度變化,不能通過壓力和溫度得到補償。因此,不適合測量組分不穩定的混合氣體和液體。

2:在較高壓力時,氣體的壓縮系數Z的影響增大,壓縮系數與溫度和壓力是一種非線性的關系,這樣使一些氣體的壓縮系數Z與溫度壓力之間的關系更加復雜。難以用數學關系來描述。這樣就使得渦街流量計補償系統變得更加復雜,同時渦街流量計的測量精度降低。

    

渦街流量計的局限性

    渦街流量計不適用于低雷諾數測量( Re d ≥ 2 x10000 ),故在高粘度、低流速、小口徑情況下應用受到限制。

    旋渦分離的穩定性受流速分布畸變及旋轉流的影響,應根據上游側不同形式的阻流件配置足夠長的直管段或裝設流動調整器(整流器),一般可借鑒節流式差壓流量計的直管段長度要求安裝。

    力敏檢測法渦街流量計VSF 對管道機械振動較敏感,不宜用于強振動場所。

    渦街流量計渦輪流量計相比儀表系數較低,分辨率低,口徑愈大愈低,一般滿管式流量計用于 DN300 以下。

渦街流量計在脈動流、混相流中尚欠缺理論研究和實踐經驗。

 

渦街流量計下限流量不能太低

渦街流量計的下限流量受兩個條件制約

•  雷諾數影響 大多數渦街流量計的下限雷諾數為( 1~2 )× 10 4. ,只有流量計工作在下限雷諾數以上區域時,斯特勞哈爾數 Sr ( 或儀表系數 K) 才進入平直區,儀表也才能進入線性工作區域,否則會產生非線性誤差。在粘度高,口徑小的工作條件下工作的渦街流量計下限流量不能太低。

•  測量元件靈敏度的限制。漩渦強度越強,對信號檢測越有利。而漩渦強度與流量平方成正比的,所以,在量程下限的低速區,漩渦強度很微弱,能否有效地檢測出漩渦信號,取決于檢測元件的靈敏度。

•  受以上兩方面因素的制約,渦街流量計的下限流速不能太低。一般情況下,測量液體流量時,下限流速為 0.3~0.5m/s; 測量氣體時下限流速為 3~5m/s.

 

渦街流量計-測量管道振動的影響


管道振動對渦街流量計的影響主要表現在兩個方面:
1. 振動對漩渦分離有的影響。渦街流量計是一種流體振動流量計,當工作管道振動較強,且振動方向與發生體相垂直,振動頻率與漩渦頻率相同或相近時,對漩渦穩定分離就會產生影響。


2. 振動對力敏檢測元件的影響。采用力敏檢測元件的渦街流量計,力敏檢測元件的靈敏度不能太低,因為靈敏度低了不能保證下限流量需要的靈敏度。如果當管道振動的力,達到或超過漩渦分離產生的力時,振動對檢測元件的正常工作就會造成干擾。


    對不同類型的檢測技術,振動的影響程度是不同的。采用檢測流速局部變化方式的渦街流量計(如熱敏式 超聲式渦街流量計)受振動影響要小一些。而采用力敏檢測方式的渦街流量計受振動影響要大一些。其中,應力式渦街流量計對振動的敏感性強.

 

電容式渦街流量計的特點與局限性

電容式渦街流量計發揮了電容檢測元件靈敏度高,動態特性好 構型靈活的特點。主要特點:

•  高靈敏度,量程比寬,可達 15:1;

•  可以測量的介質種類多,液體 氣體 高溫蒸汽 低溫介質等;

•  抗振性能好,可在振動加速度為 2g 條件下正常工作;

•  可使用溫度范圍寬: -2 00 ℃ ~+400 ℃

電容式渦街流量計對測量的流體介質的清潔度要求高,如果介質中含有顆粒狀雜質,就容易磨損電容檢測元件的動電極。如介質容易結垢,也會影響流量計的正常使用。

 

應力式渦街流量計的特點與局限性

應力式渦街流量計渦街流量計的主導產品,在市場份額中占比較高的比重。這種流量計采用壓電元件作為檢測元件,具有許多優點。

•  壓電檢測元件靈敏度高,動態性好,響應速度快;

•  工作模式多,可根據不同的檢測方法設計不同的檢測元件;

•  可根據需要做成各種外型;

•  可使用溫度范圍 -200 ℃ ~+400 ℃

•  長期運行,穩定性好;

•  抗輻射能力強;

•  使用臟污介質,傳感器性能不受影響。

•  價格低廉。

應力式渦街流量計的局限性

• 抗振性能差 壓電元件是一種有源元件,在外力作用下,它自身就可以產生電壓信號。它對力和加速度的作用相當敏感。在靜止狀態,只要有力或者加速度作用到檢測元件,它就可以產生與作用力同步的電信號,這種信號經過測量電路的放大,就會變成脈沖信號輸出,引起儀表計數單元動作。在工作狀態,由于渦街流量計信號較強,渦街信號大于振動干擾信號,振動就不會引起測量誤差。如果在流量很小或靜止狀態,這種振動就會引起很大的測量誤差,甚至使儀表無法正常工作。

• 壓電元件工作在非諧振狀態,它的等效阻抗很高,極易引入外界的電磁干擾,影響儀表的正常工作,所以應力式渦街流量計特別要注意信號的屏蔽與接地,防止電磁干擾進入高阻抗電荷放大器的輸入端。

 

渦街流量計信號處理電路的組成

    常規型渦街流量計信號處理電路圖:檢測元件→前置放大器→低通濾波器→整型器→脈沖信號 或者→ D/A 轉換器→ 4~20mA 輸出。不同檢測元件的特性不同,應選用的前置放大器不同。來自渦街流量計檢測元件的初始信號,經前置放大器放大后,信號的幅值被放大,信號中的各種成分的噪聲也同時被放大。要提取真信號,必須對信號進行濾波。

渦街流量計噪聲的來源有以下幾種:

•  流體流動噪聲 渦街流量計不良安裝引起的擾動 二次流 脈動流引起的噪聲。單靠信號處理難以解決,根本的解決辦法是選擇合適的安裝位置;

•  漩渦分離過程中產生的噪聲 漩渦分離過程中,除了主漩渦外,還同時產生相當于主漩渦頻率 1/5~1/10 大小的子漩渦,這是一種干擾信號,在高流速時特別明顯;

•  信號衰落或間歇干擾 因為發生體設計不合理或裝配不好,或工作時發生體上有臟物附著使發生體變形。導致漩渦分離不穩定,軸向同步分離性變差,引起渦線扭曲,表現在信號的波形上就是漏波或波形規則性差;

•  機械振動干擾 管道振動產生的振動噪聲送到前置放大器,對渦街信號產生嚴重干擾;

•  電磁干擾噪聲 工作場所的強電磁場信號會干擾渦街流量計的正常工作。

渦街流量計信號經濾波處理后,經整形電路變成方波脈沖信號?;蛘呔?D/A 轉換,輸出 4~20mA 標準模擬信號。

 

渦街流量計對信號處理電路的要求

    渦街流量計的信號處理采用模擬電路和數字電路。常規型渦街流量計以模擬器件為主,智能型 渦街流量計增加了數字電路。渦街流量計的信號處理電路要具備以下幾個方面的特點。

1.較好的動態特性,能適應原始信號幅值 頻帶 阻抗跨度大的要求;

2.運算放大器具有較高的共模抑制比,能抵抗現場的共模干擾,一般采用大于80dB 的運算放大器;

3.有較高的輸入阻抗,因為部分檢測元件的輸入阻抗相當高,與此適應,前置放大器必須有更高的輸入阻抗與之匹配,以便高信號的轉換效率;

4.處理電路的元件要有較好的耐熱性和熱穩定性,以適應環境的變化;

5.處理電路的元器件應采用低功耗或微功耗器件;

6.處理電路應有較強的過范圍能力,以適應流量過范圍現象;

 

渦街流量計的振蕩尾流


    漩渦連續從渦街流量計的發生體交替分離,現成渦街,隨流體向下游方向流動,形成了非對稱的振蕩尾流,在渦街流量計中像蛇行一樣地流動。在流動的尾流中包含主流和垂直振動的成分。這樣在振動尾流中兩列漩渦的非對稱排列與運行,導致尾流中流體的流速 壓力 密度也產生周期性變化,其變化周期與漩渦分離同步。

 

溫度壓力補償型渦街流量計測量壓縮機空氣質量流量

    溫度壓力補償型渦街流量計測量壓縮機空氣質量流量在不同的季節會產生一些不小的讀數上的差異,某公司需要對壓縮機產生的空氣質量進行計量,以便提高效率。在實際壓縮空氣質量計量中產生了一些無法理解的情況,在冬季時流量數大于壓縮機的銘牌標注的數值,而在夏季時明顯小于這個數值,這種情況是流量計的問題嗎?

    答案是否定的,產生這種情況的原因不在流量計,而在不同季節的溫度誤差。渦街流量計測量介質的體積是的,但測量的質量流量卻受介質的密度影響,而壓縮空氣的密度又受到環境溫度的影響,溫度越高,空氣密度越低;相反,則越高。而壓縮機銘牌所標注的額定流量一般是在 2 0 ℃的環境下的測量的。所以就產生了:冬天溫度低的情況下,由于密度大,產生的總流量就大;相反,夏天產生的流量就低。

 

高黏度易結晶介質的流量測量方法

    高黏度易結晶介質的流量的測量,因為其黏度和結晶后易堵的原因,不適用渦街流量計,因為阻流件易粘粘介質,影響漩渦的產生,導致無法測量;不適用電磁流量計,因為無法制成夾套型,結晶后介質粘粘在管壁,使電磁流量計無法工作。金屬管浮子流量計可以制成夾套型,但過高的粘度同樣不適用,因為介質粘粘在浮子上,改變浮子的重量,粘在管壁上,改變流通面積,使金屬管浮子流量計無法工作;

    有些油品的黏度較高,為了不使流量測量下限被抬高,常常采用噴嘴節流裝置;原油 重油渣油等被加熱后才能在管道中正常輸送的流體,為了防止因冷卻而堵塞引壓管線,常采用沖洗油隔離和取消引壓管直接采用隔離膜片的法蘭式差壓變送器直接裝在取壓口上;有些測量對象,流體中雜質含量較高,標準節流裝置易因固形物沉積和對銳緣的磨損而失準,常采用楔形節流件。

 

渦街流量計將過熱蒸汽誤作飽和蒸汽進行補償帶來的影響

    渦街流量計將過熱蒸汽誤作飽和蒸汽進行補償,一般發生在原來是飽和蒸汽,后來經過較大幅度的減壓,蒸汽因為絕熱膨脹變成過熱蒸汽的情況下,如果對這種情況認識不足,把蒸汽一直作為飽和蒸汽進行補償計量,將會帶來較大的誤差。

   實例介紹:鍋爐房供應 1Mpa 的飽和蒸汽,經過減壓閥減壓變成 0.42Mpa 的蒸汽,這時的蒸汽已經變成過熱蒸汽,如果當成飽和蒸汽采用溫度補償進行計量,蒸汽流量計測量出的誤差將高達27.49%;如果當成飽和蒸汽采用壓力補償,蒸汽流量計測量出的誤差為2.51% 。

解決這一問題的辦法有兩個:

•  蒸汽未減壓時,是飽和蒸汽,將渦街流量計安裝在減壓閥的前面,按照飽和蒸汽補償的方法,可保證測量的精確度;

•  如果渦街流量計只能安裝在減壓閥的后面,應該采用過熱蒸汽溫度壓力補償的方式來測量蒸汽的流量。通過溫度壓力補償的模式來準確地測量蒸汽的流量。

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