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                  淺析蒸汽測量中渦街流量計應用
                  發布時間:2022-3-9 08:41:49

                  摘要:本文主要說明渦街流量計的工作特性,以及應用于蒸汽管道計量中可能遇到的問題和處理方法。并且從理論和實踐的結合上介紹了采用溫度、壓力自動補償方法進行蒸汽流量測量的基本思想。結合實際,對溫度變化引起儀表常數變化所造成的測量誤差進行了分析,指出了修正方法,并就有關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
                  渦街流量計工作原理示意圖 
                    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,就會在其下流兩側產生兩列有規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的值與漩渦發生體寬度d和雷諾數Re有關。當雷諾數Re<2X104情況下,St為變數,當Re在2X104~7X106的范圍內,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d和St為定值時,漩渦產生的頻率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。斯特勞哈爾數為無量綱參數,它與漩渦發生體形狀及雷諾數有關,圖2所示為圓柱狀漩渦發生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關系圖。由圖可見,在ReD=2X104~7X106范圍內,Sr可視為常數,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,即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量,這時流量計的輸出信號應同時監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
                    渦街流量計尚屬發展中的流量計,自20世紀70年代在工業上應用以來,由于它具有一些突出的特點,受到用戶歡迎并迅速發展。像它這樣開發只有20多年即已躋身通用流量計之列,在流量計中是少有的。由于應用時間短,無論理論研究或實踐經驗都比較薄弱,不免出現-.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方法稱量,同時蒸汽是供熱的介質,管網和設備的啟停和環境溫度的變化都給供熱電廠或用戶帶來經濟影響,渦街流量計出現異常,了解和處理好流量計出現的異常,才是解決爭議的最有效辦法。實際流量大時表計流量反而變小,同時壓力明顯下降。實際流量超過表計工作上限流量,表計與實際流量不匹配。渦街流量計的儀表口徑及規格選擇很重要,它類似于差壓流量計節流裝置的設計計算,在進行儀表選擇時必須明確熱用戶工作狀態的最大、常用、最小流量,還應檢查流量測量范圍是否處于儀表的最佳工作范圍。渦街流量計的輸出信號是與工作狀態的體積流量成正比,表計是在標準狀態校驗的,把測到的信號流量換算成同樣為標準狀態下的流量方為實際流量,稱為流量計的自動補償計算。有不規則的異常峰值流量出現。主要原因:
                  1)轉換器靈敏度過高;
                  2)流量計受外界振動干擾,產生假流量信號。如儀表安裝在振動的設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,對于已經安裝完成的表計可以通過一-些辦法補救:
                  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)加強信號濾波,降低放大器靈敏度,提高觸發電平的方法。條件允許的話最好還是將表計改裝,遠離振動源。
                  3雙旋渦發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
                    應力式雙旋渦發生體渦街流量計,由于其原理及結構的特點,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過旋渦發生體處產生的旋渦數而求得偶段時間間隔內流過的流體總量。渦街流量計及其旋渦發生體--般都為金屬材料制作。根據分子運動理論可知,金屬固體在高溫下具有熱膨脹的特性。當溫度變化較大時,發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對策。
                  3.1渦街流量計用于蒸汽測量時的儀表常數修正
                    當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償校正措施,但對于瞬時流量的計量誤差依然存在。當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,幾何尺寸發生變化,直接使儀表常數發生變化,因此,在高溫下使用,流量計的儀表常數必須進行修正。由表1結果可以看出,工作溫度高于100℃時渦街流量計應進行儀表常數的修正。
                  3.2實際測量結果與分析
                    將3臺插入式雙旋渦發生體渦街流量計配智能流量積算儀安裝于某廠,采用溫、壓補償方式,測量過熱蒸汽,安裝示意圖如圖2所示。
                  渦街流量計安裝示意圖

                    兩臺20t/h鍋爐交替運行,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為Kep=258.00次/m³,修正后的儀表常數為Kt=255次/m3。其修正前、后的測量結果及誤差見表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,用戶認為儀表工作正常,計量基本符合要求,為實現經濟考核目標提供了可信的依據。
                  4結束語
                    在用渦街流量計對蒸汽進行測量時補償是十分必要的。一般情況下,在飽和蒸汽測量中均采用壓力參數補償。因此,在用于蒸汽測量時,流量計設計選型應適當將被測介質的下限流速提高,且溫度上限最好在250℃左右。雙旋渦發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構,用于蒸汽測量的傳感器與殼體連接處,最好采用剛性結構的密封件,防止在旋渦升力作用下,傳感器產生的內應力部分被密封件吸收而使得測量靈敏度下降。

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