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    渦街流量計

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    分析渦街流量計的原理、選型、檢定和安裝

    來源:作者:發表時間:2017-07-11 14:42:05

          摘 要:渦街流量計是目前市場上測量蒸汽流量應用好多的流量計之一。蒸汽計量的貿易糾紛時有發生,如何提高渦街流量計準確度和穩定性非常重要。本文就渦街流量計的原理、選型、檢定和安裝四個方面來分析。

     
           蒸汽作為重要的二次能源用途非常廣泛,蒸氣流量的準確計量和蒸汽流量計的選型、安裝有著非常密切的聯系。我們選取目前市場上應用非常廣泛的渦街流量計作為分析對象。
     
           渦街流量計主要由以下四個部分組成:(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。作為貿易結算的計量器具,以上四件計量器具都需要選型合適、強制檢定合格、安裝正確方可進行貿易結算使用。渦街流量傳感器的工作原理是卡曼渦街原理。在流體中設置旋渦發生體(阻流件),當有氣流通過時,從旋渦發生體下游兩側產生有規律的交替排列的旋渦,在一定的雷諾數范圍內(2 ×10 4 ~7 ×10 6 ),該旋渦的頻率與旋渦發生體的幾何尺寸、管道的幾何尺寸有關,旋渦的頻率正比于流量。此頻率可由探頭檢出。
          頻率公式
           一般用戶選擇在市場上購買渦街流量傳感器時,要購買有 ○MA 標志的渦街流量傳感器。即取得中華人民共和國計量器具制造許可證的企業生產的渦街流量傳感器。如果流量計是用于貿易結算,屬于強制檢定。使用前應送至當地計量部門檢定,檢定合格方可安裝使用。檢定參照 JJG1029 -2007《渦街流量計檢定規程》。用戶在購買渦街流量計前,首先要做的是選型。選擇一款適合的渦街流量計非常重要。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越小,頻率分辨率越低,準確度也越差,因此選型口徑一般不宜大于 DN300。不同口徑流量計量程大小不一。應根據自己的實際使用情況合理配置渦街流量計。首先要確定蒸汽大概的用量。其次要確定管道內蒸汽是過熱蒸汽還是飽和蒸汽。好后要知道管道內蒸汽的狀態,比如壓力和溫度,合理配置壓力變送器和溫度鉑熱電阻。通過儀表說明書可以查詢到不同口徑儀表的流量測量范圍。
    不同蒸汽的選型
           在實際使用的過程中,所謂儀表超量程工作,實際上是儀表超流速運行。即氣體通過渦街流量傳感器的流速過快,而導致計量不準確。下面以一只為 DN200 的渦街流量傳感器為例:
    渦街流量計傳感器剖面圖
           管道截面積:S 1 = πR 2 =3. 14 ×0. 1 2 =0. 0314m 2
           阻流體截面積:S 2 ≈2R × b =0. 2 ×0. 056 =0. 0112m 2
           渦街流量傳感器的截面積:S = S 1 - S 2 =0. 0202m 2
           當流量為 4000 m 3 /h 時,此時通過氣體渦街流量傳感器的流速 v:流速公式1
     
           當流量為 400 m 3 /h 時,此時氣體通過渦街流量傳感器的流速 v:流速公式2
     
           渦街流量計在測量蒸汽時,不要超出儀表的上限流速。上限流速受介質可壓縮性質的限制,下限流速受雷諾數和傳感器靈敏度的限制,建議擇渦街流量計正常流量好好在正常流量范圍的 1/2 ~2/3 之間。
     
           渦街流量計安裝正確與否直接影響其準確計量。安裝儀表時應注意以下幾點:一、安裝應符合儀表使用說明書的要求,保證渦街流量傳感器上、下游直管段的長度。二、上、下游配管內徑應與傳感器內徑相同。三、配管應與傳感器同心。四、密封墊不能凸入管道內,其內徑可比傳感器內徑大 1mm ~2mm。五、傳感器安裝場所應盡量避開振動源,加裝管道支撐物是有效的減震方法。六、電氣安裝應注意傳感器與轉換器之間采用屏蔽電纜或低噪聲電纜連接,其距離不應超過使用說明書的規定,布線時應遠離強功率電源線,應盡量用單好金屬套管保護。應遵循“一點接地”原則。整體型和分離型都應在傳感器側接地,轉換器外殼接地點應與傳感器“同地”。這樣可以有效地避免雷擊對儀表造成傷害。
     
           溫度鉑熱電阻和壓力變送器的安裝位置應遵循JJG1029 - 2007《渦 街 流 量 計 檢 定 規 程》7. 1. 1. 4 和7. 1. 15 要求,溫度測量位置設在流量計下游(2 ~5)D 處(D 為管道直徑),壓力測量位置應在流量計下游側(2 ~7)D 處。取壓孔軸線應垂直于測量管軸線直徑為(4 ~12)mm。溫度鉑熱電阻和壓力變送器的安裝方式應遵循GB 50093 - 2002《自動化儀表工程施工及驗收規范》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,壓力應安裝在溫度取源部件的上游側。
     
           當測量蒸汽時壓力取源部件應帶有環型或 U 型冷凝管。測量低壓的壓力變送器的安裝高度,宜與取壓點的高度一致。下圖為壓力變送器四種安裝方式:
    渦街流量傳感器四種不同的安裝方式
           建議采用圖 2 的安裝方式,如不得已需要選擇圖 3、圖 4 的安裝方式一定要對壓力進行補償。不建議按照圖5 的方式安裝,因為無法確定 P'與 P 的關系。而一般在儀表的說明書中大都是建議以圖5 的方式來安裝。在此建議大家在有條件的情況下按照圖2 來安裝壓力變送器。
     
           總結:隨著經濟的發展渦街流量計在蒸汽貿易計量中的使用越來越廣泛,隨之而產生的貿易糾紛也越來越多,可以通過在渦街流量計的檢定、選型、安裝上嚴格要求,提高渦街流量計計量準確性和可靠性。再通過日常的維護和管理可以減少貿易糾紛的發生。

     

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