渦街流量計的測量不準的幾個原因

1.渦街流量計選型。渦街流量計的技術(shù)來說，一般一個口徑一個流量范圍，所以在選擇渦街的時候，一定要提供準確的參數(shù)，這樣才可以選到合適口徑的渦街流量計。如果實在渦街口徑和管道不能匹配，建議采用變徑方式解決。 2.流量波動情況。有客戶反映，流量計在測量的時候，會發(fā)生波動，首先渦街流量計安裝的時候必須保證前后直管段。前10D后5D的直管段，才能保證流量測量的穩(wěn)定性。 3、參數(shù)整定方向的因素：因為參數(shù)過錯，致使外表指示有誤.參數(shù)過錯使得二次儀表滿度頻率核算過錯，滿度頻率相差不多的使得指示長時間禁絕，實踐滿度頻率大于核算的滿度頻率的使得指示大范圍動搖，無法讀數(shù)，而材料上參數(shù)的不一致性又影響了參數(shù)，*終經(jīng)過從頭標定對比判定了參數(shù)，處理了這一疑問。 4、渦街流量計旋渦發(fā)生體迎流面堆積的影響，假如被測流體中存在黏性顆粒，便可能會逐步堆積在旋渦發(fā)生體迎流面上，使其幾何形狀和尺度發(fā)生改變，因此流量系數(shù)也相應改變，因此在運用中要注意。 5、溫度.壓力對測量的影響，蒸汽的時候尤其重要。蒸汽分為過熱蒸汽和飽和蒸汽，不同的溫度壓力，蒸汽的密度是不同的，所以在測量的時候，建議配溫度和壓力變送器。 1.耐高溫，可達450℃金屬轉(zhuǎn)子流量計，金屬管浮子流量計，威力巴流量計。

2.適宜小口徑低流速氣體、液體及蒸汽流量的測量。

3.磁耦合原理無泄漏耐高壓。

4.受一定粘度影響，不宜測量高粘度介質(zhì)。

5.當流量超過100m3/h水流量時，壓損大。

6.多用于過程控制用儀表，可以精度1%，一般為1.5%，量程比10:1。

7.本安防爆、隔爆型全有，適合危險場合。

8.較為適用的安裝方式為下進上出垂直安裝。

9.有就地指針型、電池型、二線制型、220V交流供電型等多種形式可供選擇。

10.測量高溫低溫(-30℃以下)介質(zhì)時，可以采用夾套型。

11.不適宜測量密度變化大的介質(zhì)。

12.不適宜測量脈動介質(zhì)流量(如計量泵出口)。

13.對于氣體本表無溫壓補償，需另行考慮。

14.對于多臺儀表密集安裝或碳鋼工藝管道經(jīng)過儀表附近時，要與儀表保持100mm以上的距離，避免磁場干擾。

15.對于含有大量鐵磁性顆粒介質(zhì)流量測量時，要在儀表前加裝磁過濾器，并定時進行吹掃。

16.若選用隔爆場合使用儀表，要選用圓殼M4指示器。

17.金屬管浮子流量計對直管段的要求不高，一般為前5D后250mm即可。

18.流量計高低報警一般為集電極開路OC門方式，需外加繼電器進行電流放大，也可選繼電器輸出型，觸點容量為1A@30VDC或0.25A@250VAC金屬轉(zhuǎn)子流量計的應用越來越廣泛。 對如今廣泛應用的熱電聯(lián)產(chǎn)，蒸汽計量不僅關(guān)系到能源的統(tǒng)計和考核，還直接關(guān)系到產(chǎn)汽單位和用汽單位的經(jīng)濟效益。目前工業(yè)上使用的流量計品種很多，由于渦街流量計結(jié)構(gòu)簡單、安裝維護方便，已被廣泛應用。本文就渦街流量計在蒸汽計量應用中的若干問題進行分析。

1 工作原理

渦街流量計實現(xiàn)流量測量的理論基礎(chǔ)是流體力學中著名的卡門渦街流量原理。

如圖1所示，在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體），隨著流體沿旋渦發(fā)生體流動的速度加快，從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生有規(guī)律的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦。

由于旋渦之間的相互影響，這些渦列多數(shù)是不穩(wěn)定的，卡門對渦列的穩(wěn)定性條件進行了研究并得到結(jié)論：只有形成相互交替的內(nèi)旋的兩排渦列，且當兩旋渦列之間的距離h和同列的兩旋渦之間距離l之比滿足：h/l=0.281時，這樣的渦街列才是穩(wěn)定的（圖1）。

圖1 卡門旋渦

2 計算公式

2.1 質(zhì)量流量計算公式

渦街流量計是根據(jù)旋渦脫離旋渦發(fā)生體的頻率與流量之間的關(guān)系來測量流量的儀表，根據(jù)卡門渦街原理，旋渦頻率f與管道內(nèi)平均流速v有如下關(guān)系：

f=St * v/d

式中：St是斯特勞哈爾數(shù)，d是旋渦發(fā)生體的特征寬度。

由上式可見f與管流流速成正比。由上式可得被測流體的瞬時流量和質(zhì)量流量公式：

式中：M為質(zhì)量流量；r為管道內(nèi)徑；ρ為流體的密度。通過在氣體標定裝置或水的標定裝置上檢定可以獲得儀表系數(shù)K，K是單位工況體積介質(zhì)流過流量計時產(chǎn)生的脈沖數(shù)（即旋渦個數(shù)），即一個脈沖反過來代表多少工況體積的流體介質(zhì)。

K=f/Q

由上式可得：

M=Q*ρ=fρ/K

交替產(chǎn)生的旋渦數(shù)通過壓電元件檢測出頻率f，經(jīng)電子線路檢測后輸出到儀表單片機進行運算處理并顯示流體流量。

2.2 溫度壓力補償

對于使用渦街流量計測量流體體積流量，在其測量范圍內(nèi)，這種體積流量不受流體溫度、壓力、密度、粘度、成分等性質(zhì)變化所影響，因而是準確的，不需要任何溫度、壓力補償。

但在實際生產(chǎn)中，一般測量蒸汽流量時習慣上以質(zhì)量流量作為結(jié)算方式，單位用kg/h或t/h表示。所以上述體積流量Q需要引入蒸汽密度ρ（P，T）參數(shù)進行折算：

M(P,T)=Q*ρ(P,T)

而蒸汽密度ρ是直接受到蒸汽工作狀態(tài)如溫度T、壓力P等影響的，例如溫度為190℃的蒸汽，當壓力由1.1MPa上升到1.2MPa時，其密度約增大了10%，如表1所示?？梢姡羝再|(zhì)變化或操作條件波動時會產(chǎn)生一定的附加誤差。因此在體積流量檢測的同時還要進行溫度壓力的檢測，也即通過T、P對ρ進行實時補償以消除系統(tǒng)的附加誤差，保證最終需要的檢測結(jié)果即質(zhì)量流量的準確性，而這些補償運算工作均在流量積算儀中自動完成。所以，應用渦街流量計測量蒸汽流量時，溫度壓力補償是很有必要的。

表1 飽和蒸汽密度表

在本測量系統(tǒng)中，蒸汽的體積流量Q、壓力P和溫度T分別通過渦街流量計、壓力變送器和熱電阻（Pt100）的檢測而轉(zhuǎn)換為脈沖、4mA～20mADC和電阻值信號，并同時輸入現(xiàn)場的智能流量積算儀進行運算和顯示，其讀數(shù)即為補償后的蒸汽質(zhì)量流量M。

3 現(xiàn)場安裝注意事項及我司安裝情況

渦街流量計有多種結(jié)構(gòu)形式，安裝人員必須了解所裝儀表的具體結(jié)構(gòu)和特點。

3.1 選擇合理的安裝場所

安裝場所應避開強電力設(shè)備、高頻設(shè)備等；避免安裝在高溫和強腐蝕的環(huán)境中；避免安裝在強烈震動的地方，而且應選擇方便安裝、布線和維修的地點。我司的蒸汽用戶為糖廠、紙廠、方便面廠等，安裝環(huán)境相對來說較好，但由于設(shè)備多安放于露天，為了保護設(shè)備，均加裝了鐵罩。

3.2 上下游配管應滿足安裝要求

在管路上選擇安裝位置時應保證上游直管段的長度大于15D，且應盡量的增加上游直管段的長度。對于同心擴大管，上游直管段的長度應大于40D，而同心收縮管，上游直管段的長度應大于20D。下游直管段的長度應保證大于5D。要注意調(diào)節(jié)閥在小流量時易產(chǎn)生射流，閥后安裝流量計直管段過短會造成渦銜流量計工作不穩(wěn)定。蒸汽用戶多位于工業(yè)園里，蒸汽管路均有較長的直管段，直管段都在100D以上。

3.3 減振措施

渦街流量計是以流體振動原理工作的，因此傳感器安裝應避開強烈振動，特別是橫向的振動，會給儀表帶來干擾信號。如儀表裝在震動較強的管道上，則應采取減振措施，在傳感器上安裝防振座并加防振墊。由于現(xiàn)場沒有較大的振動源，因此未加裝減振措施。

3.4 取溫點和取壓點的安裝

實施流體溫度、壓力補償時，應合理選擇溫度、壓力測口的位置。上游如果有插入式測溫元件，會產(chǎn)生頻率很高的旋渦，類似閥門干擾，因此必須遠離流量計，一般取溫點都安裝在流量計后，因為流量計前后基本不會有多大的溫差，完全能滿足溫度測量的要求。而安裝取壓點時孔不必開得很大，也不能有焊渣探入到管邊中，更不允許取壓管有伸入管內(nèi)的情況發(fā)生。如圖2所示。

圖2 溫度和壓力補償時的安裝位置

3.5 旁路管的安裝

如選用的是管道式的渦街流量計，為了不斷流地檢查或清洗流量計，一般可加裝旁路管道。而對于插入式的渦街流量計，則可在不斷流的情況下將其拆出清洗或更換。我司選用的均為插入式的渦街流量計，因此并未安裝旁路。插入式的渦街流量計安裝和維護都比較方便，能在不影響蒸汽用戶生產(chǎn)的情況下對其進行維護。

3.6 接地

接地應遵循一點接地原則，接地電阻應小于10Ω，整體型和分離型的渦街流量計都應在傳感器一側(cè)接地，轉(zhuǎn)換器外殼接地點也應與傳感器同地。

4 維護及應用

4.1 日常維護

（1）渦街流量計一般安裝于室外，條件允許的話可加裝鐵硼，或安裝不銹鋼保護箱來保護。

（2）一般檢查：檢查主管道上各法蘭、閥門、測壓孔、測溫孔及接頭應無滲漏現(xiàn)象，管道的振動情況是否符合使用說明書的規(guī)定。

（3）如渦街流量計測量數(shù)值偏低，則應首先檢查管路是否有漏汽或漏水的情況，再則輕敲流量計與管道的連接處，看流量數(shù)值是否有變化。或者測量探頭的電容，如果偏低，則應更換探頭。

（4）如渦街流量計測量數(shù)值偏大，則應首先檢查管路是否存在震動和屏蔽線是否接觸不良。在沒有使用蒸汽的情況下仍有較大的流量數(shù)值，則需由相關(guān)部門對設(shè)備進行校驗。

4.2 蒸汽測量的應用

對于用戶數(shù)量不多且距離不算太遠的蒸汽用戶，我們可以使用無紙記錄儀，對每位蒸汽用戶的流量、累積流量、壓力、溫度等參數(shù)和掉電情況進行數(shù)據(jù)的記錄并保存，定期對無紙記錄儀中的數(shù)據(jù)進行拷貝和備份，以查看用戶的使用情況。

如果蒸汽用戶數(shù)量較多且距離較遠，則會不方便管理，為此我們利用流量積算儀的通訊功能（RS485）和專網(wǎng)無線傳輸技術(shù)，與上位計算機構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，將各測量點的計量數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綗犭姽镜腄CS系統(tǒng)中進行監(jiān)控與儲存，可在主機中隨時查看到任何一個用戶的流量、累積流量、壓力、溫度等參數(shù)和掉電情況，從而實現(xiàn)了遠傳監(jiān)控管理，也成為企業(yè)信息化建設(shè)的一部分。

5 結(jié)語

渦街流量計因其結(jié)構(gòu)簡單牢固、維護方便，輸出脈沖信號與流量成正比，無零點漂移，壓力損失較小等的優(yōu)點，發(fā)展較快，應用不斷擴大。了解渦街流量計的工作原理，了解現(xiàn)場安裝及應用的基本知識及相關(guān)經(jīng)驗，可發(fā)揮渦街流量計的優(yōu)勢，更好的服務于工業(yè)測量領(lǐng)域。

參考文獻
[1]樂嘉謙.儀表工手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社.
[2]紀綱.流量測量儀表應用技巧[M].北京：化學工業(yè)出版社.
[3]上海華強儀表有限公司，HQ960系列渦街流量計產(chǎn)品說明書.

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