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计量蒸汽用涡街流量计的技术分析


文章日期:2017-06-17|阅读数:


涡街流量计是目前市场上测量蒸汽流量应用***多的流量计之一。蒸汽计量的贸易纠纷时有发生,如何提高涡街流量计准确度和稳定性非常重要。

本文就涡街流量计的原理、选型、检定和安装四个方面来分析。

蒸汽作为重要的二次能源用途非常广泛,蒸气流量的准确计量和蒸汽流量计的选型、安装有着非常密切的联系。我们选取目前市场上应用非常广泛的涡街流量计作为分析对象。

涡街流量计主要由以下四个部分组成: ( 1) 涡街流量传感器。( 2) 压力变送器。( 3) 温度铂热电阻。( 4) 流量积算仪。作为贸易结算的计量器具,以上四件计量器具都需要选型合适、强制检定合格、安装正确方可进行贸易结算使用。涡街流量传感器的工作原理是卡曼涡街原理。在流体中设置旋涡发生体( 阻流件) ,当有气流通过时,从旋涡发生体下游两侧产生有规律的交替排列的旋涡,在一定的雷诺数范围内( 2 × 104 ~ 7 × 106 ) ,该旋涡的频率与旋涡发生体的几何尺寸、管道的几何尺寸有关,旋涡的频率正比于流量。此频率可由探头检出。

 重量1.jpg

式中: b—阻流件的宽度,m; u—流经流量计的平均流速,m /s; f—旋涡的频率,Hz; Sr—斯特罗哈尔常数。

一般用户选择在市场上购买涡街流量传感器时,要购买有○MA标志的涡街流量传感器。即取得中华人民共和国计量器具制造许可证的企业生产的涡街流量传感器。如果流量计是用于贸易结算,属于强制检定。使用前应送至当地计量部门检定,检定合格方可安装使用。检定参照 JJG1029 - 2007《涡街流量计检定规程》。

用户在购买涡街流量计前,首先要做的是选型。选择一款适合的涡街流量计非常重要。涡街流量传感器口径从 DN15 至 DN300,由于涡街流量传感器口径越大仪表系数越小,频率分辨率越低,准确度也越差,因此选型口径一般不宜大于 DN300。不同口径流量计量程大小不一。应根据自己的实际使用情况合理配置涡街流量计。首先要确定蒸汽大概的用量。其次要确定管道内蒸汽是过热蒸汽还是饱和蒸汽。***后要知道管道内蒸汽的状态,比如压力和温度,合理配置压力变送器和温度铂热电阻。通过仪表说明书可以查询到不同口径仪表的流量测量范围。

重量2.jpg

在实际使用的过程中,所谓仪表超量程工作,实际上是仪表超流速运行。即气体通过涡街流量传感器的流速过快,而导致计量不准确。下面以一只为 DN200 的涡街流量传感器为例:

重量3.jpg

管道截面积: S1 = πR2 =3. 14 × 0. 12 =0. 0314m2

阻流体截面积: S2 ≈2R × b =0. 2 × 0. 056=0. 0112m2

涡街流量传感器的截面积: S = S1 - S2 =0. 0202m2

当流量为 4000 m3 /h 时,此时通过气体涡街流量传感器的流速 v:

重量4.jpg

涡街流量计在测量蒸汽时,不要超出仪表的上限流速。上限流速受介质可压缩性质的限制,下限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制,建议择涡街流量计正常流量***好在正常流量范围的 1 /2 ~ 2 /3 之间。

涡街流量计安装正确与否直接影响其准确计量。安装仪表时应注意以下几点:

一、安装应符合仪表使用说明书的要求,保证涡街流量传感器上、下游直管段的长度。

二、上、下游配管内径应与传感器内径相同。

三、配管应与传感器同心。

四、密封垫不能凸入管道内,其内径可比传感器内径大 1mm ~ 2mm。

五、传感器安装场所应尽量避开振动源,加装管道支撑物是有效的减震方法。

六、电气安装应注意传感器与转换器之间采用屏蔽电缆或低噪声电缆连接,其距离不应超过使用说明书的规定,布线时应远离强功率电源线,应尽量用单独金属套管保护。应遵循“一点接地”原则。整体型和分离型都应在传感器侧接地,转换器外壳接地点应与传感器“同地”。这样可以有效地避免雷击对仪表造成伤害。

温度铂热电阻和压力变送器的安装位置应遵循

JJG1029 - 2007《涡街流量计检定规程 》7. 1. 1. 4 和 7. 1. 15 要求,温度测量位置设在流量计下游( 2 ~ 5) D 处( D 为管道直径) ,压力测量位置应在流量计下游侧( 2 ~ 7) D 处。取压孔轴线应垂直于测量管轴线直径为( 4 ~ 12) mm。温度铂热电阻和压力变送器的安装方式应遵循GB 50093 - 2002《自动化仪表工程施工及验收规范 》

4. 2、4. 3 及 5. 4 的要求。压力取源部件与温度取源部件在同一管段上时,压力应安装在温度取源部件的上游侧。

当测量蒸汽时压力取源部件应带有环型或 U 型冷凝管。测量低压的压力变送器的安装高度,宜与取压点的高度一致。下图为压力变送器四种安装方式:

建议采用图 2 的安装方式,如不得已需要选择图 3、图 4 的安装方式一定要对压力进行补偿。不建议按照图5 的方式安装,因为无法确定 P'与 P 的关系。而一般在仪表的说明书中大都是建议以图 5 的方式来安装。在此建议大家在有条件的情况下按照图 2 来安装压力变送器。

总结: 随着经济的发展涡街流量计在蒸汽贸易计量中的使用越来越广泛,随之而产生的贸易纠纷也越来越多,可以通过在涡街流量计的检定、选型、安装上严格要求,提高涡街流量计计量准确性和可靠性。再通过日常的维护和管理可以减少贸易纠纷的发生。

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