渦街流量計用于蒸汽管道計量中的常見異常及處理

渦街流量計用于蒸汽管道計量中的常見異常及處理 1渦街流量計的工作原理     渦街流量計簡稱vsD，是基于卡門渦街原理制成的一種流體振蕩性流量計。即在流動的流體中放置一個非流線型的對稱形狀的物體（渦街流量傳感器中稱之為漩渦發(fā)生體），就會在其下流兩側(cè)產(chǎn)生兩列有規(guī)律的漩渦即卡門渦街，其漩渦頻率正比于流體速度：     F- Stu/d    (1)     F-渦街頻率d--漩渦發(fā)生體寬度     u-來流速度    S_-斯特勞哈爾數(shù)     S_的值與漩渦發(fā)生體寬度研口雷諾數(shù)Re有關(guān)。當(dāng)雷諾數(shù)Re<2×104情況下，S_為變數(shù)，當(dāng)Re在2×104__ 7X 106的范圍內(nèi)，S_值基本上保持不變，這段范圍為流量計的基本測量范圍。     式(1)表明，當(dāng)d和S_為定值時，漩渦產(chǎn)生的頻率F與流體的平均流速u成正比，利用這一特性制成了渦街流量計。     斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與漩渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀漩渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見，在Re -2×lOr-- 7×1 06范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍，     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)僅與漩渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。     渦街流量計具有以下一些特點：     l)輸出為脈沖頻率，其頻率與被測流體的實際體積流量成正比，它不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響；     2)測量范圍寬，一般范圍度可達IQ 1以上；     3)**度較高（與差壓式，浮子式流量計比較），對于氣體一般為測量值的（±1蜘±2%R無零點漂移；     4)結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝方便，維護費較低；     5)應(yīng)用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸氣。     6)壓損小(約為孔板流量計1/4- 1/2)。     應(yīng)該看到，渦街流量計尚屬發(fā)展中的流量計，渦街流量計自20世紀(jì)70年代在工業(yè)上應(yīng)用以來，由干它具有一些突出的特點，受到用戶歡迎，并得到迅速發(fā)展。像它這樣開發(fā)只有2哆年即己躋身通用流量計之列，在流量計中是少有的。由于應(yīng)用時間短，無論理論研究或?qū)嵺`經(jīng)驗都比較薄弱，不免出現(xiàn)一些問題，這是不足為怪的。     在蒸汽供熱計量中，由于蒸汽很難用其它常規(guī)方法稱量，同時蒸汽是供熱的介質(zhì)，管網(wǎng)和設(shè)備的啟停和環(huán)境溫度的變化都給供熱電廠或用戶帶來經(jīng)濟影響，渦街流量計出現(xiàn)異常和故障時，會給用戶帶來更多疑惑和顧慮，了解和處理好流量計出現(xiàn)的異常，才是解決爭議的*有效辦法。 2常見異常及處理     (1)故障現(xiàn)象實際流量大時表計流量反而變小，同時壓力明顯下降。     故障原因：實際流量超過表計工作上限流量，表計與實際流量不匹配。     渦街流量計的儀表口徑及規(guī)格選擇很重要，它類似于差壓流量計節(jié)流裝置的設(shè)計計算，在進行儀表選擇時必須明確熱用戶工作狀態(tài)的*大、常用、*小流量，還應(yīng)檢查流量測量范圍是否處于儀表的*佳工作范圍（即上限流量的1/2～2/3處）。渦街流量計的輸出信號是與工作狀態(tài)的體積流量成正比的，表計是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)校驗的，把測到的信號流量換算成同樣為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量方為實際流量，這被稱為流量計的自動補償計算。   Q黽(pTnZ. /p。TZ)  式中：   Q-補償計算得出的實際體積流量，m3／h；   Q-工作狀態(tài)測量到的脈沖頻率所對應(yīng)的體積 流量，nf /h;     B P-分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的** 壓力，Pa;     T Tn -分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱力 學(xué)溫度，K     Z z-分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體 匿縮系數(shù)。     在用戶用汽高峰時，表計可測量頻率和容積流量Q都達至上限不再上升，同時因為受過小的管道通徑節(jié)流，造成壓力p下降，所以表計的顯示流量Q下降。     當(dāng)用戶沒有提供準(zhǔn)確的用汽量信息，或是擴大生產(chǎn)后未及時通知供汽方，就可能造成類似現(xiàn)象，尤其在量程范圍較小的小流量用戶中更容易出現(xiàn)。此時，通過比較該流量下的對應(yīng)頻率脈沖值，就可以了解實際的流量情況。必要時需要更換適合的流量計。     (2)故障現(xiàn)象用戶停止用汽后還有一個穩(wěn)定的用汽量。     故障原因儀表靠近強電設(shè)備或高頻脈沖干擾源，受附近電纜的電磁信號影響形成假信號。     這種情況下，通?？梢酝ㄟ^分析當(dāng)時的假流量信號的頻率，正好為5 0Hz即常用交流電的頻率來確定。通過遠(yuǎn)離干擾源安裝，改善屏蔽與接地，排除電磁干擾就可以得到解決。     (3)故障現(xiàn)象有不規(guī)則的異常峰值流量出現(xiàn)。     故障原因：轉(zhuǎn)換器靈敏度過高；流量計受外界振動干擾，產(chǎn)生假流量信號。     如儀表安裝在振動的設(shè)備附近或有過往車輛的路邊時，外界的振動形成一個類似于渦街頻率的信號，被表計當(dāng)做流量顯示出來。首先在選擇傳感器安裝場所時盡量注意避開振動源，對于已經(jīng)安裝完成的表計可以通過一些辦法補救：     -采取減震措施，如采用彈性軟管連接在小曰徑中，加裝管道支撐物是種有效的減震方法；     -加強信號濾波，降低放大器靈敏度，提高觸發(fā)電平的方法。     條件允許的話*好還是將表計改裝，遠(yuǎn)離振動源。     (4)故障現(xiàn)象用戶用汽較小時，表計顯示流量為零。     故障原因：這是所有流量計都存在的小流量切換問題，當(dāng)用戶流量小到一定值時，表計己不能檢測到微小的信號而當(dāng)作無信號計量為零流量，造成計量誤差。     相比較于孔板式流量計，渦街流量計的小流量測量能力還是相當(dāng)不錯的，目前可解決的辦法是：首先在給熱用戶進行表計選型時要盡量選擇合適的口徑，尤其不能過大，口徑越大所可能出現(xiàn)小流量切換值也越大；其次一些熱用戶和供熱單位協(xié)議，參考用戶端的蒸汽溫度來判斷用戶是否用汽，如果在一定溫度值以上按用戶表計*小汽量統(tǒng)計，低于該溫度值視為用戶停用，計量為零。     ⑤故障現(xiàn)象用戶用汽量突然變小，同時壓力也同比例下降。 故障原因：用戶端壓力變送器信號管堵塞或被閥門被人為關(guān)閉。 此時可以通過分析流量信號脈沖值大概了解實際流量，和故障1道理相似，同樣的脈沖信號下，壓力變小給了計量系統(tǒng)一個介質(zhì)比容變小的假信息，通過系統(tǒng)的補償計算后，總計量結(jié)果也失真了。所以除了供汽方作好日常計量檢查，及時發(fā)現(xiàn)異常，通常還要求用戶方的表計盡量上鎖防止人為破壞。壓力導(dǎo)管與變送器之間不裝閥門直通也是一個辦法。     (6)故障現(xiàn)象對于無線電遠(yuǎn)程管理的用戶，用戶端電源消失，遠(yuǎn)程系統(tǒng)招測不到，直至電源恢復(fù)。系統(tǒng)招測不到期間表計計量為零，給供汽單位帶來損失。     由于熱用戶終端箱電源的重要性，安裝時就要求接入熱用戶端的*可靠電源，但如果用戶方用電不穩(wěn)尤其是停電后仍要進行生產(chǎn)的，可增設(shè)一臺大容量蓄電池，*長用電時間可達一周。 3結(jié)束語     在眾多的流量計中，渦街流量計的經(jīng)濟性較好，是一種經(jīng)濟實惠的流量計。渦街流量計的基本性能處于中等偏上水平，購置費低于質(zhì)量式、電磁式、容積式等，而安裝、運行、維護費低于節(jié)流式、容積式、渦輪式等，如僅作為控制系統(tǒng)檢測儀表可采用干校方式節(jié)省周期校驗費用。     多年實踐證明，渦街流量計的選用選型和使用）是用好流量計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，儀表制造廠應(yīng)加強售前服務(wù)，即幫助用戶選型，并在安裝投用上給予指導(dǎo)。只要抓住這一環(huán)節(jié)，該流量計不失為一種性能不錯的流量計。