摘要:目前,渦街流量計在有色行業(yè)的冶煉、化工企業(yè)得到廣泛應(yīng)用,但在實(shí)際使用過程中也存在一些問題。本文主要對渦街流量計測量準(zhǔn)確度的影響因素進(jìn)行了分析和探討,并有針對性地提出解決方法。
目前,在冶煉、化工企業(yè)現(xiàn)場最常用的流量計是渦街流量計、孔板流量計和電磁流量計,而渦街流量計因測量范圍寬、維護(hù)簡單、適應(yīng)多種介質(zhì)類型等特點(diǎn),得到了越來越多的實(shí)際應(yīng)用,使用效果也得到用戶的認(rèn)可。但是,由于渦街流量計的測量特性,其測量準(zhǔn)確度高低受外界因素影響較多,容易出現(xiàn)測量不準(zhǔn)、測量不穩(wěn)定的問題,如果處理不當(dāng)將會產(chǎn)生較大的測量誤差。
1渦街流量計簡介
渦街流量計是一種根據(jù)卡門原理測量氣體、蒸汽或液體體積流量、標(biāo)準(zhǔn)體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計。主要用于測量工業(yè)管道中介質(zhì)流體的流量,如氣體、液體、蒸汽等介質(zhì),包括液體流量計和氣體流量計。
2渦街流量計的工作原理
渦街流量計的工作原理是根據(jù)流體力學(xué)現(xiàn)象中振動頻率與流速的對應(yīng)關(guān)系。它適用于多種流體(液體、氣體、蒸汽、水等)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍廣、價格合理、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。
在流體中設(shè)置有漩渦發(fā)生器,交替產(chǎn)生兩個規(guī)則漩渦。如圖1所示,稱為卡門渦街現(xiàn)象。這些漩渦是不對稱地布置在漩渦發(fā)生器的下游。
設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,被測介質(zhì)的平均流速為v,旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,流體流經(jīng)的管道直徑為D,則頻率與流速的關(guān)系可用(1)式表示:
式中Sr-斯特勞哈爾常;qv-體積流量,m3/s;qm-質(zhì)量流量,kg/s;f-輸出頻率;K-儀表常數(shù);ρ-流體密度,kg/m3
從公式3中看出當(dāng)K恒定時,流量qv和頻率f呈線性關(guān)系。
由公式4式看出,特定流量計的口徑D、d已確定,K只和Sr且僅與之相關(guān)。
根據(jù)流體力學(xué),儀表常數(shù)K會受到流體流速v與流體粘度的影響。
3渦街流量計準(zhǔn)確度的影響因素分析
由公式5可知,質(zhì)量流量與密度有關(guān),也受管道壓力、流體類型、蒸汽濕度、環(huán)境等因素的影響,這些因素直接關(guān)系到流量計的測量準(zhǔn)確度。
3.1干度變化
用渦街流量計測量飽和蒸汽時,要求飽和蒸汽濕度小于15%。然而,當(dāng)飽和蒸汽在管道中輸送一定距離時,飽和蒸汽的濕度將超過15%,這將降低結(jié)果。
市場上測量蒸汽的流量計首先測量體積流量,然后根據(jù)蒸汽的密度計算質(zhì)量流量,即假設(shè)蒸汽完全干燥。
如果不考慮蒸汽干度的影響,得到的數(shù)據(jù)將低于實(shí)際流量。因此,流量計的二次儀表應(yīng)具有設(shè)定飽和蒸汽濕度和校正功能。同時,提高蒸汽質(zhì)量的流量計總體可以提高流量計的精度。
改進(jìn)措施:在流量計出口(7~8)D處加裝一個濕度變送器,根據(jù)以下公式修正:
V-XVg+(1-X)Vf
式中:V-濕蒸汽比容,m3/kg;X-干度,%;Vg-飽和蒸汽的比容,m3/kg;Vf-水的比容,m3/kg;(1-X)-濕度,%
3.2壓力變化
由于在現(xiàn)場使用場合,管道中會有很多閥門,任何閥門的動作都會改變管道中的壓力值,改變壓力就是改變蒸汽的密度。同時,打開閥門的動作也會改變管道內(nèi)蒸汽的流量,造成測量誤差。
改進(jìn)措施:根據(jù)壓力變化情況對流量密度進(jìn)行修正,同時,在不必要的情況下減少閥門的操作。
3.3管道及流量計震動
渦街流量計儀表系數(shù)誤差與管道振動速度有關(guān),整體抗震性能較差。隨著管道振動頻率的增加,儀表系數(shù)減小。如果管道和流量計沒有適當(dāng)加強(qiáng),或流量計在電機(jī)附近振動,振動會干擾渦街流量計,使流量計測量值偏高或?qū)е铝髁颗袛噱e誤。
改進(jìn)措施:根據(jù)施工要求加固流量計,在流量計前端和后端安裝緊固裝置,并添加防震墊。
3.4流量計出口側(cè)通向大氣
渦街流量計出口側(cè)直接通向大氣,前后壓差過大,無法正確反映流量變化,主要是由于管道布置不合理造成的。
改進(jìn)措施:在傳感器的進(jìn)口端加裝整流器。
4流量計日常使用中的維護(hù)方法
4.1流量計的保養(yǎng)
(1)定期清洗,探頭是流量計的重要構(gòu)造,如果探頭檢測孔被堵塞,或者被其他物體纏繞、包裹,將對正常測量產(chǎn)生影響,導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確;
(2)防潮處理,大部分探頭沒有經(jīng)過防潮處理,如果使用環(huán)境較為潮濕,或清洗之后沒有進(jìn)行烘干,將導(dǎo)致流量計性能受到一定影響,導(dǎo)致運(yùn)行不暢;
(3)定期檢查,流量計的使用盡量減少外界的干擾,嚴(yán)格檢查流量計接地和屏蔽狀況,確保流量計測量的準(zhǔn)確性;
4.2流量計的日常維護(hù)
(1)對流量計的使用進(jìn)行日常防護(hù),保護(hù)流量計內(nèi)襯,并減少油類物質(zhì)的接觸,避免影響流量計的絕緣內(nèi)襯。同時避免硬性挫傷破壞表面光潔度。
(2)避免振動,流量計內(nèi)部有非常精確的部件,如果發(fā)生強(qiáng)烈振動,將導(dǎo)致內(nèi)部變形或斷裂,同時避免腐蝕性液體流入。
(3)差壓零點(diǎn)清零,每隔10天左右進(jìn)行。
4.3流量計的檢定校準(zhǔn)
為確保流量計保持測量的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性,需要在一段時間內(nèi)(一般是一年)對其進(jìn)行檢定或校準(zhǔn),檢定需要送到政府指定的計量檢定單位進(jìn)行,校準(zhǔn)可以外委或自行操作,可以使用更高水平的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對渦街流量計進(jìn)行校準(zhǔn),需要注意校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、校準(zhǔn)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)器精度等級是否滿足實(shí)際使用的需求。
5結(jié)語
我們通過對渦街流量計測量準(zhǔn)確度影響因素的分析,掌握了最重要的影響因素,有針對性采取措施進(jìn)行解決,最大程度消除或降低其影響。并在渦街流量計測量流量時,采用壓力、溫度、流速補(bǔ)償進(jìn)一步確保測量準(zhǔn)確度,實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的測量。同時也要做好日常維護(hù)保養(yǎng),保證流量計的正常、精準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
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