渦街流量計現(xiàn)場應(yīng)用特點

    在特定的流動條件下，一部分流體動能會轉(zhuǎn)化為流體振動，其振動頻率與流速(流量)有確定的比例關(guān)系，依據(jù)這種原理工作的流量計稱為流體振動流量計。目前流體振動流量計有三類：渦街流量計、旋進(jìn)(旋渦進(jìn)動)流量計和射流流量計。
　　渦街流量計具有以下一些特點：
　?、佥敵鰹槊}沖頻率，其頻率與被測流體的實際體積流量成正比，不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響；
　　②測量范圍寬，一般范圍度可達(dá)10：1以上；
　　③度為中上水平；
　　④無可動部件，可靠性高；
　　⑤結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝方便，維護(hù)費(fèi)較低；
　?、迲?yīng)用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸汽。
　　渦街流量計的工作原理：在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體(阻流體)，從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。渦街流量計輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分就會對流量計量產(chǎn)生直接影響。
　　渦街流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，傳感器包括旋渦發(fā)生體(阻流體)、檢測元件、儀表表體等;轉(zhuǎn)換器包括前置放大器、濾波整形電路、DAC、輸出接口電路、端子、支架和防護(hù)罩等。近年來智能式流量計還把微處理器、顯示通信及其他功能模塊裝在轉(zhuǎn)換器內(nèi)。
　　渦街流量計在現(xiàn)場中的應(yīng)用
　　1現(xiàn)場應(yīng)用
　　渦街流量計適用的流體比較廣泛，但不適用于低雷諾數(shù)(ReD≤2×104)流體。因為在低雷諾數(shù)時，斯特勞哈爾數(shù)隨著雷諾數(shù)而變，儀表線性度變差。同時，含固體微粒的流體對旋渦發(fā)生體的沖刷會產(chǎn)生噪聲，其含有的短纖維若纏繞在旋渦發(fā)生體上將改變儀表系數(shù)。渦街流量計在混相流體中的應(yīng)用如下：
　?、倏捎糜诤稚?、均勻的微小氣泡，但容積含氣率應(yīng)小于7%～10%的氣、液兩相流，若容積含氣率超出2%就應(yīng)對儀表系數(shù)進(jìn)行修正。
　?、诳捎糜诤稚?、均勻的固體微粒，含量不大于2%的氣固、液固兩相流。
　?、劭捎糜诨ゲ蝗芙獾囊阂?/span>(如油和水)兩組分流等。
　　脈動流和旋轉(zhuǎn)流會對渦街流量計產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如果脈動頻率與渦街頻率頻帶合拍可能引起諧振，破壞正常工作和設(shè)備，使渦街信號產(chǎn)生“鎖定(Lock-in)”現(xiàn)象，這時信號會固定于某一頻率。“鎖定”與脈動幅值、旋渦發(fā)生體形狀及堵塞比等有關(guān)。
　　渦街流量計的度對于液體大致在±0.5%R～±2%R之間，對于氣體在±l%R～±2%R之間，重復(fù)性一般為0.2%～0.5%。由于渦街流量計的儀表系數(shù)較低，頻率分辨率低，口徑愈大精度愈低，故儀表口徑不宜過大(DN300以下)。
　　范圍度寬是渦街流量計的特點，但重要的一點是量程下限的流量數(shù)值。一般液體平均流速下限為0.5m/s，氣體為4～5m/s。渦街流量計的正常流量在正常測量范圍的1/2～2/3處。
　　渦街流量計的zui大優(yōu)點是儀表系數(shù)不受測量介質(zhì)物性的影響，可以由一種典型介質(zhì)推廣到其他介質(zhì)上。但由于液、氣的流速范圍差別很大，導(dǎo)致頻率范圍亦差別很大。處理渦街信號的放大器電路中，濾波器的通帶不同，電路參數(shù)亦不同，因此，同一電路參數(shù)不能用于測量不同介質(zhì)。
　　另外，氣體和液體的密度差別很大，而旋渦分離時產(chǎn)生的信號強(qiáng)度與密度成正比，因此信號強(qiáng)度差別亦很大。液、氣放大器電路的增益、觸發(fā)靈敏度等皆不相同，壓電電荷差別大，電荷放大器的參數(shù)也不相同。即使同為氣體(或液體、蒸汽)，隨著介質(zhì)壓力、溫度、密度不同，使用的流量范圍不同，信號強(qiáng)度亦不同，電路參數(shù)同樣要改變。因此，一臺渦街流量計不經(jīng)硬件或軟件修改，改變使用介質(zhì)或改變儀表口徑是不可行的。
　　2安裝注意事項
　　渦街流量計屬于對管道流速分布畸變、旋轉(zhuǎn)流和流動脈動等敏感的流量計，因此，對現(xiàn)場管道安裝條件應(yīng)充分重視，嚴(yán)格遵照使用說明書執(zhí)行。
　　渦街流量計可安裝在室內(nèi)或室外。如果安裝在地井里，為防止被水淹沒，應(yīng)選用涎水型傳感器。傳感器在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝，但測量液體和氣體時為防止氣泡和液滴的干擾，要注意安裝位置。測量含液體和含氣液體的流量儀表安裝必須保證上、下游直管段有必要的長度。傳感器與管道的連接時要注意以下問題。
　　①上、下游配管內(nèi)徑D與傳感器內(nèi)徑D’相同，其差異滿足下述條件：0.95D≤D’≤1.1D;
　?、谂涔軕?yīng)與傳感器同心，同軸度應(yīng)小于0.05D’;
　?、勖芊鈮|不能凸入管道內(nèi)，其內(nèi)徑可比傳感器內(nèi)徑大1～2mm;
　?、苋缧钄嗔鳈z查與清洗傳感器，應(yīng)設(shè)置旁通管道;
　?、轀p小振動對渦街流量計的影響應(yīng)該作為渦街流量計現(xiàn)場安裝的一個突出問題來關(guān)注。首先，在選擇傳感器安裝場所時盡量注意避開振動源;其次，采用彈性軟管連接在小口徑中可以考慮;第三，加裝管道支撐物是有效的減振方法。
　　電氣安裝應(yīng)注意傳感器與轉(zhuǎn)換器之間采用屏蔽電纜或低噪聲電纜連接，其距離不應(yīng)超過使用說明書的規(guī)定。布線時應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)功率電源線，盡量用單獨金屬套管保護(hù)。應(yīng)遵循“一點接地”原則，接地電阻應(yīng)小于10Ω。整體型和分離型都應(yīng)在傳感器側(cè)接地，轉(zhuǎn)換器外殼接地點應(yīng)與傳感器“同地”。
　　3現(xiàn)場常見故障現(xiàn)象、原因及排除方法
　　渦街流量計有多種檢測方式，傳感器和測量電路差別也較大，但渦街流量計常見的故障有共性。