渦街流量計(jì)的技術(shù)分析

   渦街流量計(jì)常用于蒸汽的測(cè)量，蒸汽作為重要的二次能源用途非常廣泛，蒸氣流量的準(zhǔn)確計(jì)量和蒸汽流量計(jì)的選型、安裝有著非常密切的聯(lián)系.我們選取目前市場(chǎng)上應(yīng)用非常廣泛的渦街流量計(jì)作為分析對(duì)象.

渦街流量計(jì)主要由以下四個(gè)部分組成:(1)渦街流量傳感器.(2)壓力變送器.(3)溫度鉑熱電阻.(4)流量積算儀.作為貿(mào)易結(jié)算的計(jì)量器具，以上四件計(jì)量器具都需要選型合適、強(qiáng)制檢定合格、安裝正確方可進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算使用.渦街流量傳感器的工作原理是卡曼渦街原理.在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體(阻流件)，當(dāng)有氣流通過(guò)時(shí)，從旋渦發(fā)生體下游兩側(cè)產(chǎn)生有規(guī)律的交替排列的旋渦，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)(2×104~7×106)，該旋渦的頻率與旋渦發(fā)生體的幾何尺寸、管道的幾何尺寸有關(guān)，旋渦的頻率正比于流量.此頻率可由探頭檢出.

式中:b—阻流件的寬度，m;

u—流經(jīng)流量計(jì)的平均流速，m/s;

f—旋渦的頻率，Hz;

r—斯特羅哈爾常數(shù).

一般用戶選擇在市場(chǎng)上購(gòu)買渦街流量傳感器時(shí)，要購(gòu)買有○MA標(biāo)志的渦街流量傳感器.即取得中華人民共和國(guó)計(jì)量器具制造許可證的企業(yè)生產(chǎn)的渦街流量傳感器.如果流量計(jì)是用于貿(mào)易結(jié)算，屬于強(qiáng)制檢定.使用前應(yīng)送至當(dāng)?shù)赜?jì)量部門檢定，檢定合格方可安裝使用.檢定參照J(rèn)JG1029-2007《渦街流量計(jì)檢定規(guī)程》.

用戶在購(gòu)買渦街流量計(jì)前，首先要做的是選型.選擇一款適合的渦街流量計(jì)非常重要.渦街流量傳感器口徑從DN15至DN300，由于渦街流量傳感器口徑越大儀表系數(shù)越小，頻率分辨率越低，準(zhǔn)確度也越差，因此選型口徑一般不宜大于DN300.不同口徑流量計(jì)量程大小不一.應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際使用情況合理配置渦街流量計(jì).首先要確定蒸汽大概的用量.其次要確定管道內(nèi)蒸汽是過(guò)熱蒸汽還是飽和蒸汽.后要知道管道內(nèi)蒸汽的狀態(tài)，比如壓力和溫度，合理配置壓力變送器和溫度鉑熱電阻.通過(guò)儀表說(shuō)明書可以查詢到不同口徑儀表的流量測(cè)量范圍.

渦街流量計(jì)表1.

在實(shí)際使用的過(guò)程中，所謂儀表超量程工作，實(shí)際上是儀表超流速運(yùn)行.即氣體通過(guò)渦街流量傳感器的流速過(guò)快，而導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確.下面以一只為DN200的渦街流量傳感器為例:

流量計(jì)測(cè)量范圍

管道截面積:S1=πR2=3.14×0.12=0.0314m2

阻流體截面積:S2≈2R×b=0.2×0.056=0.0112m2

渦街流量傳感器的截面積:S=S1-S2=0.0202m2當(dāng)流量為4000m3/h時(shí)，此時(shí)通過(guò)氣體渦街流量傳感器的流速υ:

公式1

當(dāng)流量為400m3/h時(shí)，此時(shí)氣體通過(guò)渦街流量傳感器的流速υ:

公式2

渦街流量計(jì)在測(cè)量蒸汽時(shí)，渦街流量計(jì)，不要超出儀表的上限流速.上限流速受介質(zhì)可壓縮性質(zhì)的限制，下限流速受雷諾數(shù)和傳感器靈敏度的限制，建議擇渦街流量計(jì)正常流量在正常流量范圍的1/2~2/3之間.

渦街流量計(jì)安裝正確與否直接影響其準(zhǔn)確計(jì)量.安裝儀表時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):一、安裝應(yīng)符合儀表使用說(shuō)明書的要求，保證渦街流量傳感器上、下游直管段的長(zhǎng)度.二、上、下游配管內(nèi)徑應(yīng)與傳感器內(nèi)徑相同.三、配管應(yīng)與傳感器同心.四、密封墊不能凸入管道內(nèi)，其內(nèi)徑可比傳感器內(nèi)徑大1mm~2mm.五、傳感器安裝場(chǎng)所應(yīng)盡量避開振動(dòng)源，加裝管道支撐物是有效的減震方法.六、電氣安裝應(yīng)注意傳感器與轉(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)超過(guò)使用說(shuō)明書的規(guī)定，布線時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)功率電源線，應(yīng)盡量用單獨(dú)金屬套管保護(hù).應(yīng)遵循"一點(diǎn)接地"原則.整體型和分離型都應(yīng)在傳感器側(cè)接地，轉(zhuǎn)換器外殼接地點(diǎn)應(yīng)與傳感器"同地".這樣可以有效地避免雷擊對(duì)儀表造成傷害.

溫度鉑熱電阻和壓力變送器的安裝位置應(yīng)遵循JJG1029-2007《渦街流量計(jì)檢定規(guī)程》7.1.1.4和7.1.15要求，溫度測(cè)量位置設(shè)在流量計(jì)下游(2~5)D處(D為管道直徑)，壓力測(cè)量位置應(yīng)在流量計(jì)下游側(cè)(2~7)D處.取壓孔軸線應(yīng)垂直于測(cè)量管軸線直徑為(4~12)mm.溫度鉑熱電阻和壓力變送器的安裝方式應(yīng)遵循G093-2002《自動(dòng)化儀表工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》4.2、4.3及5.4的要求.壓力取源部件與溫度取源部件在同一管段上時(shí)，壓力應(yīng)安裝在溫度取源部件的上游側(cè).

當(dāng)測(cè)量蒸汽時(shí)壓力取源部件應(yīng)帶有環(huán)型或U型冷凝管.測(cè)量低壓的壓力變送器的安裝高度，宜與取壓點(diǎn)的高度一致.下圖為壓力變送器四種安裝方式:

安裝方式一定要對(duì)壓力進(jìn)行補(bǔ)償.不建議的方式安裝，因?yàn)闊o(wú)法確定P"與P的關(guān)系.而一般在儀表的說(shuō)明書中大都方式來(lái)安裝

管道中沒(méi)有介質(zhì)流動(dòng)而有信號(hào)輸出或瞬時(shí)流量有顯示   1.首先確認(rèn)管道內(nèi)確實(shí)沒(méi)有介質(zhì)流動(dòng)或擾動(dòng)，檢查管道振動(dòng)強(qiáng)度是否過(guò)大，若震動(dòng)大請(qǐng)按照如下方法進(jìn)行減震：在渦街流量計(jì)下游2D處加裝管道支撐點(diǎn)； 在滿足直管要求的前提下，加裝軟管過(guò)度；   2.將檢出性電位器逆時(shí)針調(diào)整直到?jīng)]有信號(hào)輸出或瞬時(shí)流量回零為止。    在調(diào)整電位器時(shí)，應(yīng)盡量緩慢一些，每調(diào)整5度角時(shí)，要停頓10秒鐘以上，以便觀察輸出是否回零。    三、信號(hào)輸出不規(guī)則、不穩(wěn)定或瞬時(shí)流量不穩(wěn)定 .首先檢查管道中介質(zhì)流量是否超出傳感器的可測(cè)流量范圍；  .如果介質(zhì)流量在可測(cè)范圍內(nèi)，檢查前后直管段是否符合要求，并且確認(rèn)管道中介質(zhì)是否處于穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)，管道內(nèi)無(wú)兩相流或脈動(dòng)流現(xiàn)象； .檢查管道振動(dòng)強(qiáng)度是否過(guò)大，若過(guò)大請(qǐng)按故障2中的方法解決；   .檢查儀表周圍是否有較強(qiáng)電干擾信號(hào)，若有加強(qiáng)屏蔽和接地； .檢查傳感器是否被玷污、受潮、受損、引線接觸不良，若有請(qǐng)清洗或更換傳感器，緊固引線； .檢查傳感器安裝是否同心或密封墊是否凸入管內(nèi)，若有安裝情況，調(diào)整密封墊內(nèi)徑；   .檢查傳感器度的高低，調(diào)整精度性；   8.檢查工藝流程是否穩(wěn)定，調(diào)整安裝位置；  .檢查發(fā)生體上是否有纏繞物； 10.查看管道內(nèi)是否存在氣穴現(xiàn)象，若有降低流速，增加管內(nèi)壓力。

   渦街流量計(jì)適用的流體比較廣泛，但不適用于測(cè)量低雷諾數(shù)（ReD2104）流體。低雷諾數(shù)時(shí)，斯特勞哈爾數(shù)隨著雷諾數(shù)而變，儀表線性度變差，流體粘度高，顯著影響甚至阻礙旋渦的產(chǎn)生，渦街流量計(jì)公司，同時(shí)對(duì)于流體的臟污性質(zhì)有要求。含固體微粒的流體對(duì)旋渦發(fā)生體的沖刷會(huì)產(chǎn)生噪聲，對(duì)旋渦發(fā)生體產(chǎn)生磨損。超聲波流量計(jì)若含有的短纖維纏繞在旋渦發(fā)生體上，將改變儀表系數(shù)。

  渦街流量計(jì)在混相流體中的應(yīng)用如下：① 可以用于含分散、均勻的微小氣泡，但容積含氣率應(yīng)小于7%~10%的氣、液兩相流，若容積含氣率超出2%，應(yīng)對(duì)儀表系數(shù)進(jìn)行修正。② 可以用于含分散、均勻的固體微粒，含量不大于2%的氣固、液固兩相流。③ 可以用于互不溶解的液液（如油和水）兩組分流等。脈動(dòng)流和旋轉(zhuǎn)流將對(duì)渦街流量計(jì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如果脈動(dòng)頻率與渦街頻率吻合，電磁流量計(jì)將可能引起諧振，破壞正常工作和設(shè)備，使渦街信號(hào)產(chǎn)生”鎖定（1ock-in）”現(xiàn)象，這時(shí)信號(hào)固定于某一頻率?！辨i定”與脈動(dòng)幅值、旋渦發(fā)生體形狀及堵塞比等有關(guān)。 渦街流量計(jì)的度對(duì)于液體大致為士（0.5%~2%）R，對(duì)于氣體為士（1%~2%）R，重復(fù)性一般為0.2%~0.5%。

  由于渦街如果是1則表示脈沖信號(hào)輸出，總線溫度變送器如果是3則表示帶485通訊，如果是4則表示電池供電，不帶溫壓補(bǔ)償，如果是5則表示溫壓補(bǔ)償一體，帶4-20MA電流輸出，如果是6則表示溫壓補(bǔ)償一體化，電池供電型。

  渦街流量計(jì)在選擇它作為計(jì)量時(shí)，渦街流量計(jì)廠，我們一定要認(rèn)真選型，注意到選型中的細(xì)節(jié)問(wèn)題，只有選好型，才會(huì)保證流量計(jì)的計(jì)量正確性

渦街流量計(jì)注意要點(diǎn)

1、合理選擇安裝場(chǎng)所和環(huán)境。

避開強(qiáng)電力設(shè)備，渦街流量計(jì)價(jià)格，高頻設(shè)備，強(qiáng)電源開關(guān)設(shè)備；避開高溫?zé)嵩春洼椛湓吹挠绊?，避開強(qiáng)烈震動(dòng)場(chǎng)所和強(qiáng)腐蝕 環(huán)境等，同時(shí)要考慮安裝維修方便

2、上下游必須有足夠的直管段。

若傳感器安裝點(diǎn)的上游在同一平面上有二個(gè)90。彎頭，則：上游直管段≥25D，下游直管段≥5D 。

若傳感器安裝點(diǎn)的上游在不同平面上有二個(gè)90。彎頭，則：上游直管段≥40D，下游直管段≥5D 。

調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在傳感器的下游5D以外處，若必須安裝在傳感器的上游，傳感器上游直管段應(yīng)不小于50D，下游應(yīng)有不小于5D。

3、安裝點(diǎn)上下游的配管應(yīng)與傳感器同心，同軸偏差應(yīng)不小于0.5DN。

4、管道采取減振動(dòng)措施。

傳感器盡量避免安裝在振動(dòng)較強(qiáng)的管道上，特別是橫向振動(dòng)。若不得已要安裝時(shí)，必須采取減振措施，在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置，并加防振墊。

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