涡街流量计

     温压补偿一体化涡街流量计可以替换在现场无法正常工作的分流旋翼式蒸汽流量计,现场液晶表头显示瞬时流量、累积流量,切换显示实时温度、实时压力、有温度、压力补偿功能,在测量气体、蒸汽时,根据实测温度、压力进行查表方式补偿,保证流量不受温度、压力变化,引起汽体密度的变化而影响流量计准确性。在饱和蒸汽和过热蒸汽转换状态下可自动切换。最大工作压力:4Mpa ;最大工作温度450℃。使用这种流量计可以大大提高计量的准确度。替代无法正常使用的旋翼式蒸汽流量计。

带温度压力补偿型涡街流量计的不足

    用工作状态的压力和温度来补偿涡街流量计测得的工作状态体积流量,而得出标准状态体积流量。这是目前蒸汽流量计常用涡街流量计测量蒸汽流量最常用的方法。

但这种测量方法不足之处有以下两点:

1:因介质组分或饱和蒸汽的干度变化引起的密度变化,不能通过压力和温度得到补偿。因此,不适合测量组分不稳定的混合气体和液体。

2:在较高压力时,气体的压缩系数Z的影响增大,压缩系数与温度和压力是一种非线性的关系,这样使一些气体的压缩系数Z与温度压力之间的关系更加复杂。难以用数学关系来描述。这样就使得涡街流量计补偿系统变得更加复杂,同时涡街流量计的测量精度降低。

    

涡街流量计的局限性

    涡街流量计不适用于低雷诺数测量( Re d ≥ 2 x10000 ),故在高粘度、低流速、小口径情况下应用受到限制。

    旋涡分离的稳定性受流速分布畸变及旋转流的影响,应根据上游侧不同形式的阻流件配置足够长的直管段或装设流动调整器(整流器),一般可借鉴节流式差压流量计的直管段长度要求安装。

    力敏检测法涡街流量计VSF 对管道机械振动较敏感,不宜用于强振动场所。

    涡街流量计涡轮流量计相比仪表系数较低,分辨率低,口径愈大愈低,一般满管式流量计用于 DN300 以下。

涡街流量计在脉动流、混相流中尚欠缺理论研究和实践经验。

 

涡街流量计下限流量不能太低

涡街流量计的下限流量受两个条件制约

•  雷诺数影响 大多数涡街流量计的下限雷诺数为( 1~2 )× 10 4. ,只有流量计工作在下限雷诺数以上区域时,斯特劳哈尔数 Sr ( 或仪表系数 K) 才进入平直区,仪表也才能进入线性工作区域,否则会产生非线性误差。在粘度高,口径小的工作条件下工作的涡街流量计下限流量不能太低。

•  测量元件灵敏度的限制。漩涡强度越强,对信号检测越有利。而漩涡强度与流量平方成正比的,所以,在量程下限的低速区,漩涡强度很微弱,能否有效地检测出漩涡信号,取决于检测元件的灵敏度。

•  受以上两方面因素的制约,涡街流量计的下限流速不能太低。一般情况下,测量液体流量时,下限流速为 0.3~0.5m/s; 测量气体时下限流速为 3~5m/s.

 

涡街流量计-测量管道振动的影响


管道振动对涡街流量计的影响主要表现在两个方面:
1. 振动对漩涡分离有一定的影响。涡街流量计是一种流体振动流量计,当工作管道振动较强,且振动方向与发生体相垂直,振动频率与漩涡频率相同或相近时,对漩涡稳定分离就会产生影响。


2. 振动对力敏检测元件的影响。采用力敏检测元件的涡街流量计,力敏检测元件的灵敏度不能太低,因为灵敏度低了不能保证下限流量需要的灵敏度。如果当管道振动的力,达到或超过漩涡分离产生的力时,振动对检测元件的正常工作就会造成干扰。


    对不同类型的检测技术,振动的影响程度是不同的。采用检测流速局部变化方式的涡街流量计(如热敏式 超声式涡街流量计)受振动影响要小一些。而采用力敏检测方式的涡街流量计受振动影响要大一些。其中,应力式涡街流量计对振动的敏感性最强.

 

电容式涡街流量计的特点与局限性

电容式涡街流量计发挥了电容检测元件灵敏度高,动态特性好 构型灵活的特点。主要特点:

•  高灵敏度,量程比宽,可达 15:1;

•  可以测量的介质种类多,液体 气体 高温蒸汽 低温介质等;

•  抗振性能好,可在振动加速度为 2g 条件下正常工作;

•  可使用温度范围宽: -2 00 ℃ ~+400 ℃

电容式涡街流量计对测量的流体介质的清洁度要求高,如果介质中含有颗粒状杂质,就容易磨损电容检测元件的动电极。如介质容易结垢,也会影响流量计的正常使用。

 

应力式涡街流量计的特点与局限性

应力式涡街流量计涡街流量计的主导产品,在市场份额中占比较高的比重。这种流量计采用压电元件作为检测元件,具有许多优点。

•  压电检测元件灵敏度高,动态性好,响应速度快;

•  工作模式多,可根据不同的检测方法设计不同的检测元件;

•  可根据需要做成各种外型;

•  可使用温度范围 -200 ℃ ~+400 ℃

•  长期运行,稳定性好;

•  抗辐射能力强;

•  使用脏污介质,传感器性能不受影响。

•  价格低廉。

应力式涡街流量计的局限性

• 抗振性能差 压电元件是一种有源元件,在外力作用下,它自身就可以产生电压信号。它对力和加速度的作用相当敏感。在静止状态,只要有力或者加速度作用到检测元件,它就可以产生与作用力同步的电信号,这种信号经过测量电路的放大,就会变成脉冲信号输出,引起仪表计数单元动作。在工作状态,由于涡街流量计信号较强,涡街信号大于振动干扰信号,振动就不会引起测量误差。如果在流量很小或静止状态,这种振动就会引起很大的测量误差,甚至使仪表无法正常工作。

• 压电元件工作在非谐振状态,它的等效阻抗很高,极易引入外界的电磁干扰,影响仪表的正常工作,所以应力式涡街流量计特别要注意信号的屏蔽与接地,防止电磁干扰进入高阻抗电荷放大器的输入端。

 

涡街流量计信号处理电路的组成

    常规型涡街流量计信号处理电路图:检测元件→前置放大器→低通滤波器→整型器→脉冲信号 或者→ D/A 转换器→ 4~20mA 输出。不同检测元件的特性不同,应选用的前置放大器不同。来自涡街流量计检测元件的初始信号,经前置放大器放大后,信号的幅值被放大,信号中的各种成分的噪声也同时被放大。要提取真信号,必须对信号进行滤波。

涡街流量计噪声的来源有以下几种:

•  流体流动噪声 涡街流量计不良安装引起的扰动 二次流 脉动流引起的噪声。单靠信号处理难以彻底解决,根本的解决办法是选择合适的安装位置;

•  漩涡分离过程中产生的噪声 漩涡分离过程中,除了主漩涡外,还同时产生相当于主漩涡频率 1/5~1/10 大小的子漩涡,这是一种干扰信号,在高流速时特别明显;

•  信号衰落或间歇干扰 因为发生体设计不合理或装配不好,或工作时发生体上有脏物附着使发生体变形。导致漩涡分离不稳定,轴向同步分离性变差,引起涡线扭曲,表现在信号的波形上就是漏波或波形规则性差;

•  机械振动干扰 管道振动产生的振动噪声送到前置放大器,对涡街信号产生严重干扰;

•  电磁干扰噪声 工作场所的强电磁场信号会干扰涡街流量计的正常工作。

涡街流量计信号经滤波处理后,经整形电路变成方波脉冲信号。或者经过 D/A 转换,输出 4~20mA 标准模拟信号。

 

涡街流量计对信号处理电路的要求

    涡街流量计的信号处理采用模拟电路和数字电路。常规型涡街流量计以模拟器件为主,智能型 涡街流量计增加了数字电路。涡街流量计的信号处理电路要具备以下几个方面的特点。

1.较好的动态特性,能适应原始信号幅值 频带 阻抗跨度大的要求;

2.运算放大器具有较高的共模抑制比,能抵抗现场的共模干扰,一般采用大于80dB 的运算放大器;

3.有较高的输入阻抗,因为部分检测元件的输入阻抗相当高,与此适应,前置放大器必须有更高的输入阻抗与之匹配,以便高信号的转换效率;

4.处理电路的元件要有较好的耐热性和热稳定性,以适应环境的变化;

5.处理电路的元器件应采用低功耗或微功耗器件;

6.处理电路应有较强的过范围能力,以适应流量过范围现象;

 

涡街流量计的振荡尾流


    漩涡连续从涡街流量计的发生体交替分离,现成涡街,随流体向下游方向流动,形成了非对称的振荡尾流,在涡街流量计中像蛇行一样地流动。在流动的尾流中包含主流和垂直振动的成分。这样在振动尾流中两列漩涡的非对称排列与运行,导致尾流中流体的流速 压力 密度也产生周期性变化,其变化周期与漩涡分离同步。

 

温度压力补偿型涡街流量计测量压缩机空气质量流量

    温度压力补偿型涡街流量计测量压缩机空气质量流量在不同的季节会产生一些不小的读数上的差异,某公司需要对压缩机产生的空气质量进行计量,以便提高效率。在实际压缩空气质量计量中产生了一些无法理解的情况,在冬季时流量数大于压缩机的铭牌标注的数值,而在夏季时明显小于这个数值,这种情况是流量计的问题吗?

    答案是否定的,产生这种情况的原因不在流量计,而在不同季节的温度误差。涡街流量计测量介质的体积是一定的,但测量的质量流量却受介质的密度影响,而压缩空气的密度又受到环境温度的影响,温度越高,空气密度越低;相反,则越高。而压缩机铭牌所标注的额定流量一般是在 2 0 ℃的环境下的测量的。所以就产生了:冬天温度低的情况下,由于密度大,产生的总流量就大;相反,夏天产生的流量就低。

 

高黏度易结晶介质的流量测量方法

    高黏度易结晶介质的流量的测量,因为其黏度和结晶后易堵的原因,不适用涡街流量计,因为阻流件易粘粘介质,影响漩涡的产生,导致无法测量;不适用电磁流量计,因为无法制成夹套型,结晶后介质粘粘在管壁,使电磁流量计无法工作。金属管浮子流量计可以制成夹套型,但过高的粘度同样不适用,因为介质粘粘在浮子上,改变浮子的重量,粘在管壁上,改变流通面积,使金属管浮子流量计无法工作;

    有些油品的黏度较高,为了不使流量测量下限被抬高,常常采用喷嘴节流装置;原油 重油渣油等被加热后才能在管道中正常输送的流体,为了防止因冷却而堵塞引压管线,常采用冲洗油隔离和取消引压管直接采用隔离膜片的法兰式差压变送器直接装在取压口上;有些测量对象,流体中杂质含量较高,标准节流装置易因固形物沉积和对锐缘的磨损而失准,常采用楔形节流件。

 

涡街流量计将过热蒸汽误作饱和蒸汽进行补偿带来的影响

    涡街流量计将过热蒸汽误作饱和蒸汽进行补偿,一般发生在原来是饱和蒸汽,后来经过较大幅度的减压,蒸汽因为绝热膨胀变成过热蒸汽的情况下,如果对这种情况认识不足,把蒸汽一直作为饱和蒸汽进行补偿计量,将会带来较大的误差。

   实例介绍:锅炉房供应 1Mpa 的饱和蒸汽,经过减压阀减压变成 0.42Mpa 的蒸汽,这时的蒸汽已经变成过热蒸汽,如果当成饱和蒸汽采用温度补偿进行计量,蒸汽流量计测量出的误差将高达27.49%;如果当成饱和蒸汽采用压力补偿,蒸汽流量计测量出的误差为2.51% 。

解决这一问题的办法有两个:

•  蒸汽未减压时,是饱和蒸汽,将涡街流量计安装在减压阀的前面,按照饱和蒸汽补偿的方法,可保证测量的精确度;

•  如果涡街流量计只能安装在减压阀的后面,应该采用过热蒸汽温度压力补偿的方式来测量蒸汽的流量。通过温度压力补偿的模式来准确地测量蒸汽的流量。

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