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在饱和蒸汽测量中影响涡街流量计准确计量因素

一、影响因素
涡街蒸汽流量计的工作原理是在流体中设置漩涡发生体,从而发生体两侧交替产生有规则的漩涡,漩涡列在漩涡发生体下游非对称地排列,产生一定的频率,通过公式f=St×v/(1-1.27d/D)×d(式中:St---斯特劳哈尔数,为无量纲数,与漩涡发生体及雷诺数有关;v---流速;d---发生体迎面宽度;D---公称通径)即可得出流速。
一般来说,涡街蒸汽流量计输出信号(频率)不受流体物性和组分变化的影响,是指仪表系数仅与漩涡发生体形状和尺寸以及雷诺数有关。它的优点是:结构简单牢固,安装维护方便;多种类流体,液、气、蒸汽及部分混合相皆适用;准确度较高,一般达±1%R;流量范围宽,可达10∶1或20∶1或更大;压头损失小;无零点漂移;价格相对便宜。缺点是:不适于低雷诺数Re<20000的情况,对高黏度、低流速、小口径的使用有限制;对环境的要求较高,应尽量杜绝有振动的场所,且上游侧需要有较长的直管段;仪表系数较低,且口径愈大愈低。信号分辨力降低,故口径不宜过大,一般应用于DN15~DN300。涡街蒸汽流量计在测量饱和蒸汽(以饱和蒸汽为例)质量流量时,压力波动、干度变化、振动、差压过大等因素均会影响涡街流量计准确计量。
二、存在的问题分析
工业现场常用质量流量作为测量蒸汽流量的依据,公式如下:
Qm=Qvρ   (1)
式中:Qm---质量流量,kg/h;Qv---体积流量,m³/h;ρ---流体的密度,kg/m³。
由式(1)可知,质量流量与密度有关,也就受压力、温度、流体种类、干度、流速等因素影响,这几种因素直接影响流量值的正确测量。
1.干度变化
涡街蒸汽流量计在测量饱和蒸汽时,要求饱和蒸汽干度不低于85%。但现场实际情况是饱和蒸汽干度在锅炉内就小于100%,而经管道传送一段距离后,会出现干度低于85%的现象,它使测量值下降。
目前,用于测量蒸汽流量的流量计大部分为体积流量计,首先测得体积流量,然后通过蒸汽的密度计算质量流量,也就是假定蒸汽为完全干燥。但是,蒸汽并非完全干燥,如果不考虑蒸汽干度的影响,得出的数据会低于实际流量。因此,流量计的二次仪表(流量演算仪) 应具有设置饱和蒸汽干度以及修正的功能。但在实际工况下确定蒸汽的干度很困难。如果能够改进蒸汽的流量计入口处的蒸汽品质,就能改进蒸汽的流量计的测量准确度。
2.压力变化大
在热网管道中有很多阀门和减压阀,它们都能改变管道压力。涡街蒸汽流量计不是质量流量计,它计量蒸汽质量取决于管道流速和蒸汽密度,而密度由压力决定,改变压力就是改变密度,在刚开启阀门时还改变管道流速,这几种情况都会产生计量误差。
在工业现场压力经常发生波动,压力波动会影响饱和蒸汽密度。当压力低于或高于标定值时,直接影响质量流量值偏高或偏低。
3.管道及流量计震动
仪表系数误差随管道震动加速度的增加而变大,整体抗震性能较差。在相同管道震动加速度条件下,无论震动频率如何变化,仪表系数误差随流量增大有减小趋势,小流量下受管道震动影响最大。同时,仪表系数随管道震动频率的增大而减小。管道及流量计加固不好,或流量计靠近电动机就会产生震动。震动会对涡街蒸汽流量计产生干扰,使流量计测量值偏高或造成流量误判。
4.流量计出口侧通向大气
涡街蒸汽流量计出口侧通向大气,会出现前后压差过大的现象,这会导致流速达到上限,因此不能正确反映流量变化。出现这种情况主要是由于零点漂移和引压管布置不合理造成的。
5.流量计前后直管段安装不符合要求
涡街蒸汽流量计的安装对其前后直管段有一定要求,如不符合要求,便会影响卡门涡街的正确形成,从而影响饱和蒸汽的测量值。如LUGB-2310型涡街流量计,在管道上游安装一个弯头时,应在涡街流量计的上游侧配置长度大于等于20D(D为流量计公称通径)的直管段,下游侧配置长度大于等于5D的直管段。
涡街蒸汽流量计的选型中,仪表口径的选择是非常关键的,它与流体的流速和压降等参数相关联,所以它直接影响涡街蒸汽流量计应用的好坏。下面介绍几条选择涡街口径的经验以供参考:
(1)涡街蒸汽流量计口径不能选择过大,被测的最大流量最好不能小于该流量计可测流量的35%。
(2)在选择涡街蒸汽流量计口径时,一定要保证测量的流量要高于涡街流量计的最小切除流量,特别是在涡街流量计参与连锁的场合,最低连锁值一定要保证高于这个最小切除流量的10%以上。
(3)要考虑合适的压力降,以避免出现气穴现象和两相流。
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