渦街流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用
1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
渦街流量計(jì)適用的流體比較廣泛,但不適用于低雷諾數(shù)(ReD≤2×104)流體。因?yàn)樵诘屠字Z數(shù)時(shí),斯特勞哈爾數(shù)隨著雷諾數(shù)而變,儀表線性度變差。同時(shí),含固體微粒的流體對(duì)旋渦發(fā)生體的沖刷會(huì)產(chǎn)生噪聲,其含有的短纖維若纏繞在旋渦發(fā)生體上將改變儀表系數(shù)。 渦街流量計(jì)在混相流體中的應(yīng)用如下:
?、倏捎糜诤稚?、均勻的微小氣泡,但容積含氣率應(yīng)小于7%~10%的氣、液兩相流,若容積含氣率超出2%就應(yīng)對(duì)儀表系數(shù)進(jìn)行修正。
②可用于含分散、均勻的固體微粒,含量不大于2%的氣固、液固兩相流。
③可用于互不溶解的液液(如油和水)兩組分流等。
脈動(dòng)流和旋轉(zhuǎn)流會(huì)對(duì)渦街流量計(jì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如果脈動(dòng)頻率與渦街頻率頻帶合拍可能引起諧振,破壞正常工作和設(shè)備,使渦街信號(hào)產(chǎn)生“鎖定(Lock-in)”現(xiàn)象,這時(shí)信號(hào)會(huì)固定于某一頻率。“鎖定”與脈動(dòng)幅值、旋渦發(fā)生體形狀及堵塞比等有關(guān)。
渦街流量計(jì)的度對(duì)于液體大致在±0.5%R~±2%R之間,對(duì)于氣體在±l%R~±2%R之間,重復(fù)性一般為 0.2%~0.5%。由于渦街流量計(jì)的儀表系數(shù)較低,頻率分辨率低,口徑愈大精度愈低,故儀表口徑不宜過大(DN300以下)。
范圍度寬是渦街流量計(jì)的特點(diǎn),但重要的一點(diǎn)是量程下限的流量數(shù)值。一般液體平均流速下限為0.5m/s,氣體為4~5m/s。渦街流量計(jì)的正常流量在正常測(cè)量范圍的1/2~2/3處。
渦街流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是儀表系數(shù)不受測(cè)量介質(zhì)物性的影響,可以由一種典型介質(zhì)推廣到其他介質(zhì)上。但由于液、氣的流速范圍差別很大,導(dǎo)致頻率范圍亦差別很大。處理渦街信號(hào)的放大器電路中,濾波器的通帶不同,電路參數(shù)亦不同,因此,同一電路參數(shù)不能用于測(cè)量不同介質(zhì)。
另外,氣體和液體的密度差別很大,而旋渦分離時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度與密度成正比,因此信號(hào)強(qiáng)度差別亦很大。液、氣放大器電路的增益、觸發(fā)靈敏度等皆不相同,壓電電荷差別大,電荷放大器的參數(shù)也不相同。即使同為氣體(或液體、蒸汽),隨著介質(zhì)壓力、溫度、密度不同,使用的流量范圍不同,信號(hào)強(qiáng)度亦不同,電路參數(shù)同樣要改變。因此,一臺(tái)渦街流量計(jì)不經(jīng)硬件或軟件修改,改變使用介質(zhì)或改變儀表口徑是不可行的。
2 安裝注意事項(xiàng)
渦街流量計(jì)屬于對(duì)管道流速分布畸變、旋轉(zhuǎn)流和流動(dòng)脈動(dòng)等敏感的流量計(jì),因此,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管道安裝條件應(yīng)充分重視,嚴(yán)格遵照使用說明書執(zhí)行。
渦街流量計(jì)可安裝在室內(nèi)或室外。如果安裝在地井里,為防止被水淹沒,應(yīng)選用潛水型傳感器。傳感器在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝,但測(cè)量液體和氣體時(shí)為防止氣泡和液滴的干擾,要注意安裝位置。測(cè)量含液體和含氣液體的流量?jī)x表安裝必須保證上、下游直管段有必要的長(zhǎng)度。傳感器與管道的連接時(shí)要注意以下問題。
① 上、下游配管內(nèi)徑D與傳感器內(nèi)徑D’相同,其差異滿足下述條件: 0.95D≤D’≤1.1D;
?、?nbsp;配管應(yīng)與傳感器同心,同軸度應(yīng)小于0.05D’;
?、?nbsp;密封墊不能凸入管道內(nèi),其內(nèi)徑可比傳感器內(nèi)徑大1~2mm;
?、?nbsp;如需斷流檢查與清洗傳感器,應(yīng)設(shè)置旁通管道;
?、?nbsp;減小振動(dòng)對(duì)渦街流量計(jì)的影響應(yīng)該作為渦街流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)安裝的一個(gè)突出問題來關(guān)注。首先,在選擇傳感器安裝場(chǎng)所時(shí)盡量注意避開振動(dòng)源;其次,采用彈性軟管連接在小口徑中可以考慮;第三,加裝管道支撐物是有效的減振方法。
電氣安裝應(yīng)注意傳感器與轉(zhuǎn)換器之間采用屏蔽電纜或低噪聲電纜連接,其距離不應(yīng)超過使用說明書的規(guī)定。布線時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)功率電源線,盡量用單獨(dú)金屬套管保護(hù)。應(yīng)遵循“一點(diǎn)接地”原則,接地電阻應(yīng)小于10Ω。整體型和分離型都應(yīng)在傳感器側(cè)接地,轉(zhuǎn)換器外殼接地點(diǎn)應(yīng)與傳感器“同地”。
3 現(xiàn)場(chǎng)常見故障現(xiàn)象、原因及排除方法
渦街流量計(jì)有多種檢測(cè)方式,傳感器和測(cè)量電路差別也較大,但渦街流量計(jì)常見的故障有共性。
結(jié)語
在眾多的流量計(jì)中,渦街流量計(jì)的購置費(fèi)低于質(zhì)量式、電磁式、容積式等類型,而安裝、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)低于節(jié)流式、容積式、渦輪式等類型,是一種經(jīng)濟(jì)性較好、比較實(shí)用的流量計(jì)。渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固,安裝維護(hù)方便,尤其適用于冶煉廠、化工廠、輸油管道等工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的使用。
電磁流量計(jì)使用中的出現(xiàn)故障與元器件損壞引起的故障和選用不當(dāng)、安裝不妥、環(huán)境條件、流體特性等因素造成和顯示波動(dòng)、精度下降甚至儀表損壞等有一定的關(guān)聯(lián)。
如調(diào)試期間出現(xiàn)故障我們?cè)撊绾谓鉀Q?
調(diào)試期間故障一般出現(xiàn)在儀表安裝調(diào)試階段,一經(jīng)排除,在以后相同條件下不會(huì)再出現(xiàn)。電磁流量計(jì)常見的調(diào)試期故障通常由安裝不妥、環(huán)境干擾以及流體特性影響等原因引起。
1、安裝方面
通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障,常見的如
(1)將傳感器安裝在易積聚氣體的管系最高點(diǎn);
(2)安裝在自上而下的垂直管上,可能出現(xiàn)排空;
(3)傳感器后無背壓,流體直接排入大氣而形成測(cè)量管內(nèi)非滿管。
2、流體方面
a.被測(cè)液體中含有均勻分布的微小氣泡通常不影響電磁流量計(jì)的正常工作,但隨著氣泡的增大,儀表輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng),若氣泡大到足以遮蓋整個(gè)電極表面時(shí),隨著氣泡流過電極會(huì)使電極回路瞬間斷路而使輸出信號(hào)出現(xiàn)更大的波動(dòng)。
b.低頻方波勵(lì)磁的電磁流量計(jì)測(cè)量固體含量過多漿液時(shí),也將產(chǎn)生漿液噪聲,使輸出信號(hào)產(chǎn)生波動(dòng)。
c.測(cè)量混合介質(zhì)時(shí),如果在混合未均勻前就進(jìn)入流量傳感進(jìn)行測(cè)量,也將使輸出信號(hào)產(chǎn)生波動(dòng)。
d.電極材料與被測(cè)介質(zhì)選配不當(dāng),也將由于化學(xué)作用或極化現(xiàn)象而影響正常測(cè)量。應(yīng)根據(jù)儀表選用或有關(guān)手冊(cè)正確選配電極材料。
3、環(huán)境方面
通常主要是管道雜散電流干擾,空間強(qiáng)電磁波干擾,大型電機(jī)磁場(chǎng)干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好的單獨(dú)接地保護(hù)就可獲得滿意結(jié)果,但如遇到強(qiáng)大的雜散電流(如電解車間管道,有時(shí)在兩電極上感應(yīng)的交流電勢(shì)峰值Vpp可高達(dá)1V),尚需采取另外措施和流量傳感器與管道絕緣等??臻g電磁波干擾一般經(jīng)信號(hào)電纜引入,通常采用單層或多層屏蔽予以保護(hù)。
渦街流量計(jì)測(cè)量原理飽和蒸汽流量測(cè)量在80年代人們普遍采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì),但從 流量?jī)x 表發(fā)展?fàn)顩r來看,孔板流量計(jì)盡管其歷史悠久、應(yīng)用范圍廣;人們對(duì)它的研究也最充分,試驗(yàn)數(shù)據(jù)最完善 渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器, 可靠性高 ,可在-20℃~+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出,容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較先進(jìn)、理想的測(cè)量?jī)x器。 渦街流量計(jì)的保養(yǎng)及使用 1.渦街流量計(jì)應(yīng)定期清洗渦街流量計(jì)的探頭,檢查中曾發(fā)現(xiàn),個(gè)別探頭檢測(cè)孔已被污物堵塞,甚至被塑料布裹住,影響了正常測(cè)量。 2.渦街流量計(jì)定期檢查接地和屏蔽情況,消除外界干擾。有時(shí)候指示問題是由于受到干擾所至。 3.渦街流量計(jì)由于K系數(shù)的確定在渦街的整個(gè)環(huán)節(jié)中非常重耍,K系數(shù)的準(zhǔn)確與否直接影響著回路的準(zhǔn)確度,儀表更換零部件以及工藝管道的磨損等情況,均可能影響K系數(shù).而很多化工廠又缺少標(biāo)定的手段與能力,只能送出標(biāo)定,受工藝運(yùn)行的影響,要從管道上拆下渦街送出要5、6天的標(biāo)定時(shí)間,工藝方面很難滿足,從而無法確定K系數(shù)。今年,通過流量?jī)x表間的改造,雖已經(jīng)具備了較小口徑的渦街標(biāo)定條件,但對(duì)于較大口徑的渦街仍然無能為力,以后應(yīng)注意使用渦街的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定方法,使用標(biāo)準(zhǔn)頻率以及便攜式超聲波流量計(jì),測(cè)出管道中的瞬時(shí)流量以及傳感器的脈沖輸出頻率,現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算K系數(shù)。 4.渦街流量計(jì)安裝環(huán)境潮濕的探頭.應(yīng)定期烘干一次,或作防潮處理。由于探頭本身并末作防潮處理,受潮之后影響運(yùn)行。 5.渦街流量計(jì)儀表的數(shù)據(jù)資料的管理應(yīng)引起足夠的重視,以利于日后的工作。渦街流量計(jì)的保養(yǎng)及使用