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蒸汽测量中涡街流量计的选型安装和故障处理

一、概述
LUGB型涡街流量计是孔板流量计最理想的替代产品,涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的一种具有国际先进水平的新型流量计,由于它具有其它流量计不可兼得的优点,自七十年代以来得到了迅速发展,据有关资料显示,现在日本、欧美等发达国家使用涡街流量计的比例大幅度上升,已广泛应用于各个领域,将在未来流量仪表中占主导地位。
二、工作原理
在流体中设置旋涡发生体(阻流体),从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f,被测介质来流的平均速度为U,旋涡发生体迎面宽度为d,表体通径为D,根据卡曼涡街原理,有如下关系式
f=SrU1/d=SrU/md   (1)
式中U1---旋涡发生体两侧平均流速,m/s;
Sr---斯特劳哈尔数;
m---旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比
式中K---流量计的仪表系数,脉冲数/m3(P/mm³)。
K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外,还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数,它与旋涡发生体形状及雷诺数有关,图1所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见,在ReD=2×104~7×106范围内,Sr可视为常数,这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时,涡街流量计的流量计算式为
式中qVn,qV---分别为标准状态下(0℃或20℃,101.325kPa)和工况下的体积流量,m³/h;
Pn,P---分别为标准状态下和工况下的绝对压力,Pa;
Tn,T---分别为标准状态下和工况下的热力学温度,K;
Zn,Z---分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。
由上式可见,涡街流量计输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响,即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量,这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度,流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。
三、仪表的选型
仪表的正确选型是仪表正常使用的关键,实际应用中,太多的故障是由于仪表的选型不合理造成的,详细了解现场应用的工况条件及介质参数,选择合适的压力,温度,防护,防爆等级及材质,结构方式,以保证仪表能运行在最佳状态。对于蒸汽的计量选择合适的涡街流量计,我认为主要按以下步骤进行:
1.首先了解所测量的工作介质,是饱和蒸汽还是过热蒸汽。
2.确定流量的使用范围:最大流量和最小流量。
3.了解介质的最高、常用、最低工作压力和工作温度;(对于饱和蒸汽,只需知道压力或温度即可)
4.查表得出工作状态下的密度。
5.根据以上数据,对于饱和蒸汽,我们可以从该表的说明书中的饱和蒸汽的流量范围表中查找出最接近的流量表。(过热蒸汽可依据相应的密度从饱和蒸汽流量表中查的)
6.最后根据现场的工作环境选择是使用一体式的还是分离式的。(例如介质温度较高)
四、安装:
1.涡街流量计属于对管道流速分布畸变、旋转流和流动脉动等敏感的流量计,因此,对现场管道安装条件应充分重视,遵照生产厂使用说明书的要求执行。
2.减小振动对涡街流量计的影响应该作为涡街流量计现场安装的一个突出问题来关注。首先在选择传感器安装场所时尽量注意避开振动源。其次采用弹性软管连接在小口径中可以考虑。第三,加装管道支撑物是有效的减振方法。
3.在涡街流量计上游2-10D处取测压点,在流量计下游5-10D处取测温点,测温元件应探入管道内部且迎向流体方向。
五、常见故障现象及解决方法
1.通电后无流量时有输出信号。可能原因
1)输入屏蔽或接地不良,引入电磁干扰
2)仪表靠近强电设备或高频脉冲干扰源
3)管道有较强振动
4)转换器灵敏度过高。处理方法:
1)改善屏蔽与接地,排除电磁干扰
2)远离干扰源安装,采取隔离措施加强电源滤波
3)采取减震措施,加强信号滤波降低放大器灵敏度
4)降低灵敏度,提高触发电平
2.通电通流后无输出信号。可能原因
1)电源出故障
2)输入信号线断线
3)放大器某级有故障
4)检测元件损坏
5)无流量或流量过小
6)管道堵塞或传感器被卡死。处理方法:
1)检查电源与接地
2)检查信号线与接线端子
3)检测工作点,检查元器件
4)检查传感元件及引线, 检查阀门,增大流量或缩小管径
5)检查清理管道,清洗传感器。
3.输出信号不规则不稳定,可能原因:
1)有较强电干扰信号
2)传感器被沾污或受潮,灵敏度降低
3)传感器灵敏度过高
4)传感器受损或引线接触不良
5)出现两相流或脉动流
6)管道震动的影响
7)工艺流程不稳定
8)传感器安装不同心或密封垫凸入管内
9)上下游阀门扰动
10)流体未充满管道
11)发生体有缠绕物
12)存在气穴现象。处理方法:
1)加强屏蔽和接地
2)清洗或更换传感器,提高放大器增益
3)降低增益,提高触发电平
4)检查传感器及引线
5)加强工艺流程管理,消除两相流或脉动流现象
6)采取减震措施
7)调整安装位置
8)检查安装情况,改正密封垫内径。
9)加长直管段或加装流动调整器
10)更换装流量传感器地点和方式
11)消除缠绕物
12)降低流速,增加管内压力
经过几年的使用,我们发现涡街流量计非常适合外供热用户的蒸汽计量,同时也得到了广大用户的肯定,但是,现在的我们国产的涡街流量计还不够规范,还不够标准,我们期待,随着技术的不断进步,国产涡街流量计能够越来越规范,测量精度越来越高,更加方便我们用户的使用。