在飽和蒸汽測量中影響渦街流量計準確計量因素
一、影響因素
渦街蒸汽流量計的工作原理是在流體中設置漩渦發生體,從而發生體兩側交替產生有規則的漩渦,漩渦列在漩渦發生體下游非對稱地排列,產生一定的頻率,通過公式f=St×v/(1-1.27d/D)×d(式中:St---斯特勞哈爾數,為無量綱數,與漩渦發生體及雷諾數有關;v---流速;d---發生體迎面寬度;D---公稱通徑)即可得出流速。
一般來說,渦街蒸汽流量計輸出信號(頻率)不受流體物性和組分變化的影響,是指儀表系數僅與漩渦發生體形狀和尺寸以及雷諾數有關。它的優點是:結構簡單牢固,安裝維護方便;多種類流體,液、氣、蒸汽及部分混合相皆適用;準確度較高,一般達±1%R;流量范圍寬,可達10∶1或20∶1或更大;壓頭損失小;無零點漂移;價格相對便宜。缺點是:不適于低雷諾數Re<20000的情況,對高黏度、低流速、小口徑的使用有限制;對環境的要求較高,應盡量杜絕有振動的場所,且上游側需要有較長的直管段;儀表系數較低,且口徑愈大愈低。信號分辨力降低,故口徑不宜過大,一般應用于DN15~DN300。渦街蒸汽流量計在測量飽和蒸汽(以飽和蒸汽為例)質量流量時,壓力波動、干度變化、振動、差壓過大等因素均會影響渦街流量計準確計量。
二、存在的問題分析
工業現場常用質量流量作為測量蒸汽流量的依據,公式如下:
Qm=Qvρ (1)
式中:Qm---質量流量,kg/h;Qv---體積流量,m³/h;ρ---流體的密度,kg/m³。
由式(1)可知,質量流量與密度有關,也就受壓力、溫度、流體種類、干度、流速等因素影響,這幾種因素直接影響流量值的正確測量。
1.干度變化
渦街蒸汽流量計在測量飽和蒸汽時,要求飽和蒸汽干度不低于85%。但現場實際情況是飽和蒸汽干度在鍋爐內就小于100%,而經管道傳送一段距離后,會出現干度低于85%的現象,它使測量值下降。
目前,用于測量蒸汽流量的流量計大部分為體積流量計,*先測得體積流量,然后通過蒸汽的密度計算質量流量,也就是假定蒸汽為完全干燥。但是,蒸汽并非完全干燥,如果不考慮蒸汽干度的影響,得出的數據會低于實際流量。因此,流量計的二次儀表(流量演算儀) 應具有設置飽和蒸汽干度以及修正的功能。但在實際工況下確定蒸汽的干度很困難。如果能夠改進蒸汽的流量計入口處的蒸汽品質,就能改進蒸汽的流量計的測量準確度。
2.壓力變化大
在熱網管道中有很多閥門和減壓閥,它們都能改變管道壓力。渦街蒸汽流量計不是質量流量計,它計量蒸汽質量取決于管道流速和蒸汽密度,而密度由壓力決定,改變壓力就是改變密度,在剛開啟閥門時還改變管道流速,這幾種情況都會產生計量誤差。
在工業現場壓力經常發生波動,壓力波動會影響飽和蒸汽密度。當壓力低于或高于標定值時,直接影響質量流量值偏高或偏低。
3.管道及流量計震動
儀表系數誤差隨管道震動加速度的增加而變大,整體抗震性能較差。在相同管道震動加速度條件下,無論震動頻率如何變化,儀表系數誤差隨流量增大有減小趨勢,小流量下受管道震動影響*大。同時,儀表系數隨管道震動頻率的增大而減小。管道及流量計加固不好,或流量計靠近電動機就會產生震動。震動會對渦街蒸汽流量計產生干擾,使流量計測量值偏高或造成流量誤判。
4.流量計出口側通向大氣
渦街蒸汽流量計出口側通向大氣,會出現前后壓差過大的現象,這會導致流速達到上限,因此不能正確反映流量變化。出現這種情況主要是由于零點漂移和引壓管布置不合理造成的。
5.流量計前后直管段安裝不符合要求
渦街蒸汽流量計的安裝對其前后直管段有一定要求,如不符合要求,便會影響卡門渦街的正確形成,從而影響飽和蒸汽的測量值。如LUGB-2310型渦街流量計,在管道上游安裝一個彎頭時,應在渦街流量計的上游側配置長度大于等于20D(D為流量計公稱通徑)的直管段,下游側配置長度大于等于5D的直管段。
渦街蒸汽流量計的選型中,儀表口徑的選擇是非常關鍵的,它與流體的流速和壓降等參數相關聯,所以它直接影響渦街蒸汽流量計應用的好壞。下面介紹幾條選擇渦街口徑的經驗以供參考:
(1)渦街蒸汽流量計口徑不能選擇過大,被測的*大流量*好不能小于該流量計可測流量的35%。
(2)在選擇渦街蒸汽流量計口徑時,一定要保證測量的流量要高于渦街流量計的*小切除流量,特別是在渦街流量計參與連鎖的場合,*低連鎖值一定要保證高于這個*小切除流量的10%以上。
(3)要考慮合適的壓力降,以避免出現氣穴現象和兩相流。
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