渦街流量計(jì)是基于卡曼渦街原理,主要表現(xiàn)為在流動(dòng)的流體中設(shè)置非流線型旋渦發(fā)生體(阻流體),從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦。廣泛適用于石油、化工、冶金、熱力、紡織、造紙等行業(yè)對(duì)過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體(氧氣、氮?dú)狻錃?、天然氣、煤氣等)、水和液體(如:水、汽油、酒精、苯類等)的計(jì)量和控制。
在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保監(jiān)測、實(shí)驗(yàn)研究中經(jīng)常會(huì)遇到對(duì)沼氣的測量,那么針對(duì)測量沼氣的流量計(jì)精確測量和選型應(yīng)注意幾個(gè)方面:結(jié)構(gòu)類型、連接方式、防爆形式、輸出方式和顯示方法。
1、沼氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)類型:
一體型結(jié)構(gòu)和分體型結(jié)構(gòu)。一般采用一體型結(jié)構(gòu),只有在特殊場合下采用分體型結(jié)構(gòu)(如:介質(zhì)溫度高時(shí)、環(huán)境溫度或濕度高時(shí)、帶現(xiàn)場顯示為讀數(shù)方便時(shí))。
2、沼氣流量計(jì)連接方式:
法蘭卡裝式(表體不帶法蘭)或法蘭連接式(表體本身帶法蘭)。一般建議選用法蘭卡裝式,因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)緊湊,價(jià)格低,而且供貨周期短。
3、沼氣流量計(jì)防爆形式:
非防爆型和本安防爆型。如果被測介質(zhì)是易燃易爆物質(zhì)或測量環(huán)境存在易燃易爆物質(zhì),應(yīng)選用防爆型。
4、沼氣流量計(jì)信號(hào)輸出方式:
脈沖信號(hào)輸出和4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。一般情況下建議采用脈沖信號(hào)輸出,因?yàn)槊}沖信號(hào)直接與旋渦脫落頻率相對(duì)應(yīng),不需轉(zhuǎn)換,具有最高的累計(jì)精度;同時(shí),脈沖信號(hào)傳輸效果較好。標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出一般用于與終端或控制系統(tǒng)組成流量測量系統(tǒng)。
5、沼氣流量計(jì)顯示方法:
無現(xiàn)場顯示、帶現(xiàn)場顯示和只帶現(xiàn)場顯示?,F(xiàn)場顯示是指在表頭上裝有液晶顯示電路,可顯示累積流量、瞬時(shí)流量等參數(shù)。
在使用過程中如何調(diào)整渦街流量計(jì)對(duì)沼氣的測量靈敏度
1、觸發(fā)電平的調(diào)整
觸發(fā)電平的增加(脈沖發(fā)生的靈敏度),會(huì)使流量的靈敏度減小。在管道內(nèi)沒有任何液體流動(dòng)時(shí),因管線振動(dòng),脈動(dòng)流動(dòng)出現(xiàn)噪聲而造成不正常脈沖發(fā)生可以通過增加觸發(fā)電平有效地進(jìn)行處理。
通過渦街流量計(jì)放大器板上的TRG電位計(jì)可調(diào)節(jié)觸發(fā)電平,放大的渦流波形的峰值無論何時(shí)超過預(yù)先確定的觸發(fā)電平,都能轉(zhuǎn)換成一個(gè)脈沖。因此,由于增加觸發(fā)電平,流量靈敏度就會(huì)減小。
2、零點(diǎn)調(diào)整
渦街流量計(jì)正確的接線,通過低頻信號(hào)發(fā)生器給渦街流量計(jì)輸入幅度為零的信號(hào),調(diào)整零點(diǎn)調(diào)節(jié)電位計(jì),數(shù)字萬用表的顯示值應(yīng)為4mA。
正確的接線,渦街流量計(jì)用信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)至電荷放大器,加大輸入信號(hào)幅值,轉(zhuǎn)換輸出方波,改變信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率,直到頻率計(jì)上顯示的值是按上式計(jì)算出的滿量程頻率為止。
渦街流量計(jì)由傳感器還有轉(zhuǎn)換器兩部分組成,傳感器是包括旋渦發(fā)生體(阻流體)、檢測元件、儀表表體等;轉(zhuǎn)換器主要包括前置放大器、濾波整形電路、DAC、輸出接口電路、端子、支架和防護(hù)罩等。近年來智能式流量計(jì)還會(huì)把微處理器、顯示通信以及其他功能模塊裝在轉(zhuǎn)換器內(nèi)。
渦街流量計(jì)在現(xiàn)場當(dāng)中的應(yīng)用:
1、現(xiàn)場應(yīng)用
渦街流量計(jì)適用的流體是比較廣泛的,但是不適用于低雷諾數(shù)(ReD≤2×104)流體。因?yàn)樵诘屠字Z數(shù)的時(shí)候,斯特勞哈爾數(shù)伴隨著雷諾數(shù)而變,儀表線性度變差。同時(shí),含有固體微粒的流體對(duì)于旋渦發(fā)生體的沖刷會(huì)產(chǎn)生噪聲,其含有的短纖維如果纏繞在旋渦發(fā)生體上將改變儀表系數(shù)。渦街流量計(jì)在混相流體當(dāng)中的應(yīng)用如下:
?、倏捎糜诤稚ⅰ⒕鶆虻奈⑿馀?,但是容積含氣率應(yīng)該小于7%~10%的氣、液兩相流,如果容積含氣率超出2%,就應(yīng)該對(duì)儀表系數(shù)進(jìn)行修正。
?、诳梢杂糜诤稚?、均勻的固體微粒,含量不大于2%的氣固、液固兩相流。
?、劭捎糜诨ゲ蝗芙獾囊阂海ㄈ缬秃退﹥山M分流等。
脈動(dòng)流還有旋轉(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)頻率跟渦街頻率頻帶合拍可能引起諧振,破壞正常工作還有設(shè)備,使得渦街信號(hào)產(chǎn)生“鎖定(Lock-in)”現(xiàn)象,這時(shí)信號(hào)就會(huì)固定在某一頻率?!版i定”跟脈動(dòng)幅值、旋渦發(fā)生體形狀以及堵塞比等有關(guān)。
渦街流量計(jì)的精確度對(duì)于液體大致是在±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)比較低,頻率分辨率低,口徑愈大的話精度愈低,所以儀表口徑不宜過大(DN300以下)。
范圍度寬就是渦街流量計(jì)的特點(diǎn),但是重要的一點(diǎn)就是量程下限的流量數(shù)值。一般液體的平均流速下限為0.5m/s,氣體為4~5m/s。渦街流量計(jì)的正常流量可以是在正常測量范圍的1/2~2/3處。
渦街流量計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是儀表系數(shù)不受測量介質(zhì)物性的影響,可以由一種典型的介質(zhì)推廣到其他介質(zhì)上面。但由于液、氣的流速范圍差別會(huì)很大,導(dǎo)致頻率的范圍也差別很大。處理渦街信號(hào)的放大器電路當(dāng)中,濾波器的通帶會(huì)不同,電路參數(shù)亦不同,因此,同一電路的參數(shù)不可以用于測量不同的介質(zhì)。
另外,氣體還有液體的密度差別很大,而旋渦分離的時(shí)候產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度與密度成正比,因此信號(hào)強(qiáng)度差別也會(huì)很大。液、氣放大器電路的增益、觸發(fā)靈敏度等都是不相同,壓電電荷差別大,電荷放大器的參數(shù)也會(huì)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,使用的流量范圍會(huì)不同,信號(hào)強(qiáng)度亦不同,電路的參數(shù)同樣是要改變。因此,一臺(tái)渦街流量計(jì)不經(jīng)硬件或者軟件修改,改變使用介質(zhì)或者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)屬于是對(duì)管道流速分布畸變、旋轉(zhuǎn)流還有流動(dòng)脈動(dòng)等敏感的流量計(jì),因此,對(duì)于現(xiàn)場管道安裝條件應(yīng)該充分重視,嚴(yán)格地遵照使用說明書執(zhí)行。
渦街流量計(jì)可以安裝在室內(nèi)或室外。如果是安裝在地井里面,為防止被水淹沒,應(yīng)該選用涎水型的傳感器。傳感器在管道上面可以水平、垂直或傾斜安裝,但是測量液體和氣體的時(shí)候?yàn)榱朔乐箽馀莺鸵旱蔚母蓴_,要注意安裝位置。測量含液體和含氣液體的流量儀表安裝必須保證上、下游直管段要有必要的長度。傳感器與管道的連接時(shí)要注意以下問題。
?、偕?、下游配管內(nèi)徑D與傳感器內(nèi)徑D’相同,其差異要滿足下述條件:0.95D≤D’≤1.1D;
?、谂涔軕?yīng)該跟傳感器同心,同軸度應(yīng)小于0.05D’;
?、勖芊鈮|不可以凸入管道里面,其內(nèi)徑可要比傳感器內(nèi)徑要大1~2mm;
?、苋绻钄嗔鳈z查跟清洗傳感器,應(yīng)設(shè)置旁通管道;
?、轀p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所的時(shí)候盡量注意到避開振動(dòng)源;其次,采用的是彈性軟管連接在小口徑中可以考慮;第三,加裝管道支撐物是一個(gè)有效的減振方法。
電氣安裝應(yīng)該注意傳感器跟轉(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)該超過使用說明書的規(guī)定。布線的時(shí)候應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)功率電源線,盡量要用單獨(dú)金屬套管保護(hù)。應(yīng)該遵循“一點(diǎn)接地”原則,接地電阻應(yīng)該小于10Ω。整體型和分離型都應(yīng)該在傳感器側(cè)接地,轉(zhuǎn)換器外殼接地點(diǎn)應(yīng)該跟傳感器“同地”。
3、現(xiàn)場常見的故障現(xiàn)象、原因以及排除方法
渦街流量計(jì)是有多種的檢測方式,傳感器還有測量電路差別也較大,但是渦街流量計(jì)常見的故障有共性。
渦街流量計(jì)顯示不準(zhǔn)的原因主要有選型、安裝和參數(shù)整定方向等三方面的問題,作為流量計(jì)的忠實(shí)用戶應(yīng)該適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)一些處理方法。今天我們就來具體介紹一下渦街流量計(jì)顯示不準(zhǔn)的處理方法,希望可以幫助用戶更好的應(yīng)用產(chǎn)品。
1、選型方面的問題:
有些渦街傳感器在口徑選型上或者在設(shè)計(jì)選型之后由于工藝條件變動(dòng),使得選擇大了―個(gè)規(guī)格,實(shí)際選型應(yīng)選擇盡可能小的口徑,以提高測量精度,比如,一條渦街管線設(shè)計(jì)上供幾個(gè)設(shè)備使用,由于工藝部分設(shè)備有時(shí)候不使用,造成目前實(shí)際使用流量減小,實(shí)際使用造成原設(shè)計(jì)選型口徑過大,相當(dāng)于提高了可測的流量下限,工藝管道小流量時(shí)指示無法保證,流量大時(shí)還可以使用,因?yàn)槿绻匦赂脑煊袝r(shí)候難度太大.工藝條件的變動(dòng)只是臨時(shí)的??山Y(jié)合參數(shù)的重新整定以提高指示準(zhǔn)確度。
2、安裝方面的問題:
主要是傳感器前面的直管段長度不夠,影響測量精度,比如:傳感器前面直管段明顯不足,由于Fic203不用于計(jì)量,僅僅用于控制,故目前的精度可以使用相當(dāng)于降級(jí)使用。
3、參數(shù)整定方向的原因:
由于參數(shù)錯(cuò)誤,導(dǎo)致儀表指示有誤.參數(shù)錯(cuò)誤使得二次儀表滿度頻率計(jì)算錯(cuò)誤,滿度頻率相差不多的使得指示長期不準(zhǔn),實(shí)際滿度頻率大干計(jì)算的滿度頻率的使得指示大范圍波動(dòng),無法讀數(shù),而資料上參數(shù)的不一致性又影響了參數(shù)的最終確定,最終通過重新標(biāo)定結(jié)合相互比較確定了參數(shù),解決了這一問題。
4、渦街流量計(jì)旋渦發(fā)生體迎流面堆積的影響
如果被測流體中存在黏性顆粒,便可能會(huì)逐漸堆積在旋渦發(fā)生體迎流面上,使其幾何形狀和尺寸發(fā)生變化,因而流量系數(shù)也相應(yīng)變化,因此在使用中要注意清理。
5、溫度對(duì)測量的影響
溫度變化對(duì)測量體幾何尺寸變化的影響有兩部分組成,一是旋渦發(fā)生體寬度發(fā)生變化引起的;另一個(gè)是管道內(nèi)經(jīng)變化引起的。消除此影響一般是對(duì)K系數(shù)進(jìn)行修正。