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涡街流量计测量精度影响因素探究
发布时间:2019-10-09

摘要:目前,涡街流量计在有色行业的冶炼、化工企业得到广泛应用,但在实际使用过程中也存在一些问题。本文主要对涡街流量计测量准确度的影响因素进行了分析和探讨,并有针对性地提出解决方法。
  目前,在冶炼、化工企业现场最常用的流量计是涡街流量计、孔板流量计电磁流量计,而涡街流量计因测量范围宽、维护简单、适应多种介质类型等特点,得到了越来越多的实际应用,使用效果也得到用户的认可。但是,由于涡街流量计的测量特性,其测量准确度高低受外界因素影响较多,容易出现测量不准、测量不稳定的问题,如果处理不当将会产生较大的测量误差。
1涡街流量计简介
  涡街流量计是一种根据卡门原理测量气体、蒸汽或液体体积流量、标准体积流量或质量流量的体积流量计。主要用于测量工业管道中介质流体的流量,如气体、液体、蒸汽等介质,包括液体流量计和气体流量计。
2涡街流量计的工作原理
  涡街流量计的工作原理是根据流体力学现象中振动频率与流速的对应关系。它适用于多种流体(液体、气体、蒸汽、水等)。它具有结构简单、测量范围广、价格合理、应用广泛等特点。
  在流体中设置有漩涡发生器,交替产生两个规则漩涡。如图1所示,称为卡门涡街现象。这些漩涡是不对称地布置在漩涡发生器的下游。
涡街流量计原理图示
  设旋涡的发生频率为f,被测介质的平均流速为v,旋涡发生体迎流面宽度为d,流体流经的管道直径为D,则频率与流速的关系可用(1)式表示:

  式中Sr-斯特劳哈尔常;qv-体积流量,m3/s;qm-质量流量,kg/s;f-输出频率;K-仪表常数;ρ-流体密度,kg/m3
从公式3中看出当K恒定时,流量qv和频率f呈线性关系。
由公式4式看出,特定流量计的口径D、d已确定,K只和Sr且仅与之相关。
根据流体力学,仪表常数K会受到流体流速v与流体粘度的影响。
3涡街流量计准确度的影响因素分析
  由公式5可知,质量流量与密度有关,也受管道压力、流体类型、蒸汽湿度、环境等因素的影响,这些因素直接关系到流量计的测量准确度。
3.1干度变化
  用涡街流量计测量饱和蒸汽时,要求饱和蒸汽湿度小于15%。然而,当饱和蒸汽在管道中输送一定距离时,饱和蒸汽的湿度将超过15%,这将降低结果。
  市场上测量蒸汽的流量计首先测量体积流量,然后根据蒸汽的密度计算质量流量,即假设蒸汽完全干燥。
  如果不考虑蒸汽干度的影响,得到的数据将低于实际流量。因此,流量计的二次仪表应具有设定饱和蒸汽湿度和校正功能。同时,提高蒸汽质量的流量计总体可以提高流量计的精度。
改进措施:在流量计出口(7~8)D处加装一个湿度变送器,根据以下公式修正:
V-XVg+(1-X)Vf
式中:V-湿蒸汽比容,m3/kg;X-干度,%;Vg-饱和蒸汽的比容,m3/kg;Vf-水的比容,m3/kg;(1-X)-湿度,%
3.2压力变化
  由于在现场使用场合,管道中会有很多阀门,任何阀门的动作都会改变管道中的压力值,改变压力就是改变蒸汽的密度。同时,打开阀门的动作也会改变管道内蒸汽的流量,造成测量误差。
  改进措施:根据压力变化情况对流量密度进行修正,同时,在不必要的情况下减少阀门的操作。
3.3管道及流量计震动
  涡街流量计仪表系数误差与管道振动速度有关,整体抗震性能较差。随着管道振动频率的增加,仪表系数减小。如果管道和流量计没有适当加强,或流量计在电机附近振动,振动会干扰涡街流量计,使流量计测量值偏高或导致流量判断错误。
  改进措施:根据施工要求加固流量计,在流量计前端和后端安装紧固装置,并添加防震垫。
3.4流量计出口侧通向大气
  涡街流量计出口侧直接通向大气,前后压差过大,无法正确反映流量变化,主要是由于管道布置不合理造成的。
  改进措施:在传感器的进口端加装整流器。
4流量计日常使用中的维护方法
4.1流量计的保养
(1)定期清洗,探头是流量计的重要构造,如果探头检测孔被堵塞,或者被其他物体缠绕、包裹,将对正常测量产生影响,导致结果不准确;
(2)防潮处理,大部分探头没有经过防潮处理,如果使用环境较为潮湿,或清洗之后没有进行烘干,将导致流量计性能受到一定影响,导致运行不畅;
(3)定期检查,流量计的使用尽量减少外界的干扰,严格检查流量计接地和屏蔽状况,确保流量计测量的准确性;
4.2流量计的日常维护
(1)对流量计的使用进行日常防护,保护流量计内衬,并减少油类物质的接触,避免影响流量计的绝缘内衬。同时避免硬性挫伤破坏表面光洁度。
(2)避免振动,流量计内部有非常精确的部件,如果发生强烈振动,将导致内部变形或断裂,同时避免腐蚀性液体流入。
(3)差压零点清零,每隔10天左右进行。
4.3流量计的检定校准
  为确保流量计保持测量的准确性、稳定性,需要在一段时间内(一般是一年)对其进行检定或校准,检定需要送到政府指定的计量检定单位进行,校准可以外委或自行操作,可以使用更高水平的流量标准装置对涡街流量计进行校准,需要注意校准用的标准设备、校准规程和标准器精度等级是否满足实际使用的需求。
5结语
  我们通过对涡街流量计测量准确度影响因素的分析,掌握了最重要的影响因素,有针对性采取措施进行解决,最大程度消除或降低其影响。并在涡街流量计测量流量时,采用压力、温度、流速补偿进一步确保测量准确度,实现了准确的测量。同时也要做好日常维护保养,保证流量计的正常、精准运转。

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