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涡街流量计的相关知识

01

流量检测及变送概述和分类

生产过程中大量的气体、液体等流体介质的流量需要准确检测与控制,以保证设备在合理负荷和安全状态下运行。所谓流量大小,指单位时间内流过管道某一截面的流体数量,即瞬时流量。常用体积流量和质量流量表示。由于检测手段受温度、粘度、腐蚀性及导电性等因素的影响,所以流体检测原理有很多,方法分类也有很多。

1、按测量的单位分,有质量流量计和体积流量计

2、按测量流体运动的原理分,有容积式、速度式、动量式和质量流量式

3、按测量方法,有直接测量式和间接测量式。

02

涡街流量计的概述

涡街流量计是根据卡门(Karman)涡街原理研究生产的,主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸汽等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的测量仪器。

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涡街流量计的原理及工作原理

原理:在流体中设置三角柱型旋涡发生体,则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。涡街流量计是根据卡门涡街原理(Kármán Vortex Street)测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。并可作为流量变送器应用于自动化控制系统中。涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的,流体在管道中经过涡街流量变送器时,在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡,旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关,可用下式表示:,式中 为旋涡的释放频率,单位为Hz;v为流过旋涡发生体的流体平均速度,单位为m/s;d为旋涡发生体特征宽度,单位为m;St为斯特劳哈尔数(Strouhal number),无量纲,它的数值范围为0.14-0.27。St是雷诺数的函数, 。当雷诺数Re在 范围内,St值约为0.2。在测量中要尽量满足流体的雷诺数在 ,此时旋涡频率 。由此,通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v,再由式

,可以求出流量q,其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。

工作原理:涡街流量计是应用卡门涡街原理和现代电子技术设计而制造的一种流量计,旋涡的发生频率与流体的速度成正比,在一定条件下,符合下式: (式中f:旋涡发生频率 v:流速 d:三角柱宽度 St:斯特劳哈数)流体旋涡对三角柱产生交替变化的压力,由压电信号传感器检测成电信号经前置放大器进行放大,变成标准电信号输出。VA型系列涡街流量计可以对广泛的气体(包括蒸汽)和液体进行容积计量,配接流量积算仪和温度、压力传感器可进行质量运算及各种参数显示。

04

涡街流量计的功能及特点

功能:

1、表体中同时集成温压补偿补偿功能,可测量流体的标准体积流量或标准质量流量。

2、 全智能化、数字化电路设计,可自动补偿被测流体密度或标况体积计算。

3、 全新的数字滤波和修正功能使流量测量更加精准可靠。

4、 电池供电型无需外接电源既可连续工作两年以上。

5、 全新点阵汉字液晶显示,使用操作更方便。

特点:

一、结构简单而牢固,无可动部件,可靠性高,长期运行十分可靠。

二、安装简单,维护十分方便。

三、检测传感器不直接接触被测介质,性能稳定,寿命长。

四、输出是与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移,精度高。

五、测量范围宽,量程比可达1:10。

六、压力损失较小,运行费用低,更具节能意义。

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涡街流量计的安装要求

1、合理选择安装场所和环境。

避开强电力设备,高频设备,强电源开关设备;避开高温热源和辐射源的影响,避开强烈震动场所和强腐蚀 环境等,同时要考虑安装维修方便。

2、上下游必须有足够的直管段。

若传感器安装点的上游在同一平面上有二个90°弯头,则:上游直管段≥25D,下游直管段≥5D 。

若传感器安装点的上游在不同平面上有二个90°弯头,则:上游直管段≥40D,下游直管段≥5D 。

调节阀应安装在传感器的下游5D以外处,若必须安装在传感器的上游,传感器上游直管段应不小于50D,下游应有不小于5D。

3、安装点上下游的配管应与传感器同心,同轴偏差应不小于0.5DN。

4、管道采取减振动措施。

传感器尽量避免安装在振动较强的管道上,特别是横向振动。若不得已要安装时,必须采取减振措施,在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置,并加防振垫。

5.在水平管道上安装是流量传感器最常用的安装方式。

测量气体流量时,若被测气体中含有少量的液体,传感器应安装在管线的较高处。

测量液体流量时,若被测液体中含有少量的气体,传感器应安装在管线的较低处。

6.传感器在垂直管道的安装。

测量气体流量时,传感器可以安装在垂直管道上,流向不限。若被测气体中含有少量的液体,气体流向应由下向上。

测量液体流量时,液体流向应由下向上:这样不会将液体重量额外附加在探头上。

7、传感器在水平管道的侧装。

无论测量何种流体,传感器可以在水平管道上侧装,特别是测量过热蒸汽,饱和蒸汽和低温液体,若条件允许最好采用侧装,这样流体的温度对放大器的影响较小。

8.传感器在水平管道的倒装。

一般情况下不推荐用此安装方法。此安装方法不适用于测量一般气体、过热蒸汽。可用于测量饱和蒸汽,适用于测量高温液体或需经常清洗管道的情况。

9.传感器在有保温层管道上的安装。

测量高温蒸汽时,保温层最多不能超过支架高度的三分之一。

10.测压点和测温点的选择。

根据测量的需要,需在传感器附近测量压力和温度时,测压点应在传感器下游的3-5D处,测温点应在传感器下游的6-8D处。

06

涡街流量计的安装注意事项

1.专用法兰与直管段焊接时不能带着传感器焊接。

2. 安装时应使传感器的流向标志与管道内流体流向一致。

3. 传感器安装前,法兰凹槽内必须放好密封圈。压力和温度测量点的位置,取压点在传感器下游3~5DN处,测温点在下游5~8DN处。

4.测量高温介质时,切勿用隔热材料把传感器连接杆周围包起来。

5.连接传感器的屏蔽电缆走向,应尽可能远离强电磁场的干扰场合。绝对不允许与高压电缆一起敷设,屏蔽电缆要尽量缩短,并且不得盘卷,以减少分布电感,最大长度不应超过200米。

6.安装传感器前,管道必须进行清洗。冲掉管内的杂质,避免通流后堵塞传感器。测量液体的管道必须充满被测液体,防止气泡的干扰。

07

涡街流量计在使用过程中主要存在的问题及解决办法

①指示长期不准;②始终无指示;③指示大范围波动,无法读数;④指示不回零;⑤小流量时无指示;⑧大流量时指示还可以,小流量时指示不准;⑦流量变化时指示变化跟不上;⑧仪表K系数无法确定,多处资料均不一致。

解决办法:

1、选型方面的问题。有些涡街传感器在口径选型上或者在设计选型之后由于工艺条件变动,使得选择大了―个规格,实际选型应选择尽可能小的口径,以提高测量精度,这方面的原因主要同问题①、③、⑥有关。比如,一条涡街管线设计上供几个设备使用,由于工艺部分设备有时候不使用,造成实际使用流量减小,实际使用造成原设计选型口径过大,相当于提高了可测的流量下限,工艺管道小流量时指示无法保证,流量大时还可以使用,因为如果要重新改造有时候难度太大.工艺条件的变动只是临时的。可结合参数的重新整定以提高指示准确度。

2、安装方面的问题。主要是传感器前面的直管段长度不够,影响测量精度,这方面的原因主要同问题①有关。比如:传感器前面直管段明显不足,由于FIC203不用于计量,仅仅用于控制,故精度可以使用相当于降级使用。

3、参数整定方向的原因。由于参数错误,导致仪表指示有误.参数错误使得二次仪表满度频率计算错误,这方面的原因主要同问题①、③有关。满度频率相差不多的使得指示长期不准,实际满度频率大干计算的满度频率的使得指示大范围波动,无法读数,而资料上参数的不一致性又影响了参数的最终确定,最终通过重新标定结合相互比较确定了参数,解决了这一问题。

4、二次仪表故障。这部分故障较多,包括:一次仪表电路板有断线之处,量程设定有个别位显示坏,K系数设定有个别位显示坏,使得无法确定量程设定以及K系数设定,这部分原因主要向问题①、②有关。通过修复相应的故障,问题得以解决。

5、四路线路连接问题。部分回路表面上看线路连接很好,仔细检查,有的接头实际已松动造成回路中断,有的接头虽连接很紧但由于副线问题紧固螺钉却紧固在了线皮上,也使得回路中断,这部分原因主要同问题②有关。

6、二次仪表与后续仪表的连接问题。由于后续仪表的问题或者由于后续仪表的检修,使得二次仪表的mA输出回路中断,对于这类型的二次仪表来说,这部分原因主要同问题②有关。尤其是对于后续的记录仪,在记录仪长期损坏无法修复的情况下,一定要注意短接二次仪表的输出。

7、由于二次仪表平轴电缆故障造成回路始终无指示。由于长期运行,再加上受到灰尘的影响,造成平轴电缆故障,通过清洗或者更换平轴电线,问题得以解决。

8、对于问题⑦主要是由于二次仪表显示表头线圈固定螺丝松,造成表头下沉,指针与表壳摩擦大,动作不灵,通过调整表头并重新固定,问题相应解决。

9、使用环境问题。尤其是安装在地井中的传感器部分,由于环境湿度大,造成线路板受潮,这部分原因主要同问题②、②有关。通过相应的技改措施,对部分环境湿度大的传感器重新作了把探头部分与转换部分分离处理,改用了分离型传感器,故善了工作环境,日前这部分仪表运行良好。

10、由于现场调校不好,或者由于调校之后的实际情况的再变动。由于现场振动噪声平衡调整以及灵敏度调整不好.或者由于调整之后运行一段时间之后现场情况的再变动,造成指示问题、这部分原因主要同问题④、⑤有关。使用示波器,加上结合工艺运行情况,重新调整

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