工程用涡街流量计选择与安装
随着微电子技术的不断发展 ,涡街流量计的技术水平也不断发展 ,型号和种类众多 ,其中也不乏国外先进的产品 ,它有着许多其它流量计无法比拟的优点 ,如精度高、可以输出数字信号等[1 ]。但是在工业应用中却并不如其它流量计普遍 ,原因并不是由于其技术和性能指标还没有达到令人满意的程度 ,而是由于用户在选择和使用涡街流量计时缺乏应用经验造成的。
1、涡街流量计的选择：
涡街流量计的选用要结合工艺介质的特点、流量计的性能、经济性、安装及环境等方面来考虑 ,一般专业人员都可以做到。 本文中重点说明几点需要特别注意的问题。
1. 1、根据抗管道和流体振动情况选择：
涡街流量计是根据在流体管道中设置阻力体来产生漩涡 ,检测漩涡的频率来测流量的。 在工业生产中 , 振动是普遍存在和不可避免的 ,一般的工业振动频率大都在几赫到几千赫 ,涡街流量计的漩涡频率正好落在这个范围之内 ,如果安装涡街流量计的管道和流体发生振动 ,势必对涡街流量计的测量造成影响 ,所以涡街流量计必须有抗振补偿功能。
常用的涡街流量计有电容式、压电应力式、超声波式等种类 ,目前市场上这几种都有着较好的抗振能力 , 其中电容式、压电应力式只能抗二维震动 ,即对振动方向在纵向 (顺流向 )或与漩涡发生体轴线平行的方向振动 ,具有抗振能力 ,基本可以消除 ,但对抗横向 (与漩涡升力方向一致 )振动能力很弱 ,而超声波式具有抗三维振动能力。因此在一般场合 ,振动加速度小于 1 g ,振动频率小于 500 Hz、振幅小于 2. 1 m m(用手摸有较强烈的振感 ,有握不住的感觉 ) ,三种流量计都可以满足要求 ,但在振动特别强烈的场合 ,或有升力方向振动的场合 ,选用超声波流量计比较合适。
1. 2、根据所测介质情况选择：
一般涡街流量计可以测量气体、液体和蒸汽介质的流量 ,但由于各种介质特性千差万别 ,传感器结构形式各种各样 ,其适应性也不同。 压电应力式和电容式涡街流量计应用范围较广 ,但在测低密度和低流速气体流量时 ,由于受到漩涡能量的限制 ,发生漩涡不强烈信号低 ,电容式涡街流量计由于存在两个导压孔 ,不易测量赃物介质; 超声波式虽然能测量低流速介质流量 ,但对脉动较敏感;具体情况如下:
1)对于介质中含有粉尘和固体颗粒或悬浮物的流体不宜选用电容涡街流量计。 因为在漩涡发生体两侧有两个导压小孔 ,容易堵塞 ,使输出信号为零。 凡是带有导压小孔的其它类型的流量计和电容流量计具有相似的情况。
2)超声波涡街流量计虽然抗振性能强 ,但使用温度范围不如电容式和压电应力式宽。一般压电式涡街流量计测温上限不超过 300℃。超过时压电元件绝缘下降 ,输出信号变小 ,抗干扰能力大大降低;电容式涡街流量计的测温上限达 400 ℃ ,具有较好的耐高温性能;而超声波式涡街流量计测温上限不超过 200℃ ,如果被测流量介质温度超过此范围 ,则可能损坏超声波探头。 另外 ,超声波涡街流量计不宜在含有过多气泡的液体或含杂质的液体中测量 ,因为有过多气泡的液体 ,超声波不易穿过 ,可能造成测量上的困难甚至不可能测量。液体中含有杂质会对超声波起到慢反射或吸收的作用 ,影响测量的准确性。
3)涡街流量计的选择不仅要考虑被测介质的温度 ,还要考虑检修吹扫介质的温度。涡街流量计的被测介质温度可能是常温 ,但是在检修时需要用蒸汽吹扫管线 ,蒸汽的温度在 150 ℃以上 ,如果选型时只考虑到介质的温度而选择适用温度范围低的涡街流量计 ,在检修吹扫管线时 ,就有可能损坏敏感元件。
4)在使用状态下 ,如果被测介质有明显的脉动 ,则不宜选择超声波涡街流量计。 因为超声波涡街流量计对小流量敏感度很高 ,在这种场合使用 ,会使输出信号不稳定甚至失真。
5)在液体中混有大量气泡的场合 ,不宜选用各种涡街流量计。
2、涡街流量计的安装:
涡街流量计的安装要考虑流量计的定位、液体流向、上下游直观段的长度、配管直径、环境影响 (温度、电磁辐射、腐蚀 )、振动、阀门的安装、管道支撑等因素。 一般要求流量口径和配管直径一致且同心 ,上游直管段长度通常取决于上游阻力件 (缩管、扩管、弯头、阀门 )形式 ,一般上游直管段长度要保证 20 D,下游 5 D(其中D为管道直径 )。当上游阻力件为阀门或截止阀时 ,必须保证上游直管段的长度不少于 40 D。流量计的安装地点要避开高温、腐蚀、电磁辐射、振源 ,当振动强烈时还应考虑加支撑以减少振幅的影响。 在把涡街流量计用于控制回路测量时 ,把流量计装在调节阀的下游 [2 ]。
通常为了避免振动或一些不可预知的原因 ,在流量计上游安装节流圈、膨胀段或储罐 ,以部分吸收流体的振动和冲击 ,这在控制回路中尤为重要。 如果预知某一方向的振动后 ,应避免涡街流量计安装在漩涡升力方向与振动方向一致的地方。
超声波涡街流量计处于水平管道安装时 ,应使超声波探头处在水平管道两侧的中间位置 (即漩涡发生体处于上下垂直的位置 )。这样做在于气泡易聚集在管道的上方 ,大的异物则沿管道底部流动 ,它们都将妨碍超声波穿过 ,按上述方式安装 ,则有效避免了以上现象 ,给测量带来好处[ 3]。
保证管道内径与流量计口径相同是制造厂家对用户使用流量计的基本要求。但在实际使用中表明 ,由于国外制造厂家流量计口径标准不一 ,其标准的管道内径与我国国标管道内径在同一公称通径下存在差异。另外 ,工程通径相同时 ,由于压力等级要求不一样 ,管子的壁厚也不一样。用户在选择和安装使用涡街流量计时常常忽视管道匹配的问题 ,因而容易造成附加误差 [4 ]。
3、结语：
涡街流量计在工程使用中所暴露和遇到的某些问题 ,使各生产厂家发展更为实用和完美的涡街流量计。目前 ,随着新技术、新工艺、新材料的发展 ,涡街流量计也在不断发展中。 但是 ,由于所处环境、工艺介质及管路系统等的复杂性 ,决定了真正应用好涡街流量计 ,还需要广大用户在实践中不断摸索。 相信随着科技的发展和进步 ,新一代的涡街流量计将具有更加优越的性能 ,在流量测量中占有更广阔的领域。