摘要:本文主要說明渦街流量計的工作特性，以及應(yīng)用于蒸汽管道計量中可能遇到的問題和處理方法。并且從理論和實(shí)踐的結(jié)合上介紹了采用溫度、壓力自動補(bǔ)償方法進(jìn)行蒸汽流量測量的基本思想。結(jié)合實(shí)際，對溫度變化引起儀表常數(shù)變化所造成的測量誤差進(jìn)行了分析，指出了修正方法，并就有關(guān)蒸汽測量中的一些具體問題提出了討論。
1渦街流量計的工作原理
渦街流量計(簡稱VSP),是基于卡門渦街原理制成的一種流體振蕩性流量計。即在流動的流體中放置一個非流線型的對稱形狀的物體，就會在其下流兩側(cè)產(chǎn)生兩列有規(guī)律的漩渦即卡門渦街，其漩渦頻率正比于流體速度:F=Stu/d.St的值與漩渦發(fā)生體寬度d和雷諾數(shù)Re有關(guān)。當(dāng)雷諾數(shù)Re<2X104情況下，St為變數(shù)，當(dāng)Re在2X104~7X106的范圍內(nèi)，St值基本上保持不變，這段范圍為流量計的基本測量范圍。當(dāng)d和St為定值時，漩渦產(chǎn)生的頻率F與流體的平均流速u成正比，.利用這--特性制成了渦街流量計。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與漩渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀漩渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見，在ReD=2X104~7X106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。渦街流量計輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。
2渦街流量計中常見的問題及解決方法
渦街流量計尚屬發(fā)展中的流量計，自20世紀(jì)70年代在工業(yè)上應(yīng)用以來，由于它具有一些突出的特點(diǎn)，受到用戶歡迎并迅速發(fā)展。像它這樣開發(fā)只有20多年即已躋身通用流量計之列，在流量計中是少有的。由于應(yīng)用時間短，無論理論研究或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)都比較薄弱，不免出現(xiàn)-.些問題，這是不足為怪的。在蒸汽供熱計量中，由于蒸汽很難用其它常規(guī)方法稱量，同時蒸汽是供熱的介質(zhì)，管網(wǎng)和設(shè)備的啟停和環(huán)境溫度的變化都給供熱電廠或用戶帶來經(jīng)濟(jì)影響，渦街流量計出現(xiàn)異常，了解和處理好流量計出現(xiàn)的異常，才是解決爭議的有效辦法。實(shí)際流量大時表計流量反而變小，同時壓力明顯下降。實(shí)際流量超過表計工作上限流量，表計與實(shí)際流量不匹配。渦街流量計的儀表口徑及規(guī)格選擇很重要，它類似于差壓流量計節(jié)流裝置的設(shè)計計算，在進(jìn)行儀表選擇時必須明確熱用戶工作狀態(tài)的最大、常用、最小流量，還應(yīng)檢查流量測量范圍是否處于儀表的工作范圍。渦街流量計的輸出信號是與工作狀態(tài)的體積流量成正比，表計是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)校驗(yàn)的，把測到的信號流量換算成同樣為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量方為實(shí)際流量，稱為流量計的自動補(bǔ)償計算。有不規(guī)則的異常峰值流量出現(xiàn)。主要原因:
1)轉(zhuǎn)換器靈敏度過高;
2)流量計受外界振動干擾，產(chǎn)生假流量信號。如儀表安裝在振動的設(shè)備附近或有過往車輛的路邊時，外界的振動形成一一個類似于渦街頻率的信號，被表計當(dāng)做流量顯示出來。
首先在選擇傳感器安裝場所時盡量注意避開振動源，對于已經(jīng)安裝完成的表計可以通過一-些辦法補(bǔ)救:
1)采取減震措施，如采用彈性軟管連接在小口徑中、加裝管道支撐物等是有效的減振方法:
2)加強(qiáng)信號濾波，降低放大器靈敏度，提高觸發(fā)電平的方法。條件允許的話最好還是將表計改裝，遠(yuǎn)離振動源。
3雙旋渦發(fā)生體渦街流量計用于蒸汽流量測量遇到的難題及采用的對策
應(yīng)力式雙旋渦發(fā)生體渦街流量計，由于其原理及結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可以適用于氣體、液體，可以制成高溫、低溫、高壓、耐腐蝕型流量計，用于多種流量的測量。渦街流量計是通過檢測流體經(jīng)過旋渦發(fā)生體處產(chǎn)生的旋渦數(shù)而求得偶段時間間隔內(nèi)流過的流體總量。渦街流量計及其旋渦發(fā)生體--般都為金屬材料制作。根據(jù)分子運(yùn)動理論可知，金屬固體在高溫下具有熱膨脹的特性。當(dāng)溫度變化較大時，發(fā)生體的柱體寬度和流量計的本體通徑將隨之變化，這將引起測量誤差。因此，當(dāng)渦街流量計用于蒸汽流量測量時，就有一些特殊的問題需要研究，并針對不同情況采取相應(yīng)對策。
3.1渦街流量計用于蒸汽測量時的儀表常數(shù)修正
當(dāng)渦街流量計用于燕汽流量測量時，盡管對密度的變化采取了自動補(bǔ)償校正措施，但對于瞬時流量的計量誤差依然存在。當(dāng)渦街流量傳感器使用在溫度較高的場合時，由于傳感器柱體和流量計本體通流部分鋼材熱膨脹，幾何尺寸發(fā)生變化，直接使儀表常數(shù)發(fā)生變化，因此，在高溫下使用，流量計的儀表常數(shù)必須進(jìn)行修正。由表1結(jié)果可以看出，工作溫度高于100℃時渦街流量計應(yīng)進(jìn)行儀表常數(shù)的修正。
3.2實(shí)際測量結(jié)果與分析
將3臺插入式雙旋渦發(fā)生體渦街流量計配智能流量積算儀安裝于某廠，采用溫、壓補(bǔ)償方式，測量過熱蒸汽，安裝示意圖如圖2所示。
兩臺20t/h鍋爐交替運(yùn)行，1#和2#管道為φ325mm，3#管道為φ273mm，壓力為0.3~0.4MPa,溫度250℃。流量計出廠時儀表常數(shù)為Kep=258.00次/m³，修正后的儀表常數(shù)為Kt=255次/m3。其修正前、后的測量結(jié)果及誤差見表2和表3。
插入式渦街流量計測量精度為士2.5%，考慮到溫壓變送器的測量誤差和鍋爐本身的效率等因素，用戶認(rèn)為儀表工作正常，計量基本符合要求，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)考核目標(biāo)提供了可信的依據(jù)。
4結(jié)束語
在用渦街流量計對蒸汽進(jìn)行測量時補(bǔ)償是十分必要的。一般情況下，在飽和蒸汽測量中均采用壓力參數(shù)補(bǔ)償。因此，在用于蒸汽測量時，流量計設(shè)計選型應(yīng)適當(dāng)將被測介質(zhì)的下限流速提高，且溫度上限最好在250℃左右。雙旋渦發(fā)生體渦街流量計的旋渦傳感器與流量計殼體的連接是采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，用于蒸汽測量的傳感器與殼體連接處，最好采用剛性結(jié)構(gòu)的密封件，防止在旋渦升力作用下，傳感器產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力部分被密封件吸收而使得測量靈敏度下降。
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