渦街流量表在蒸汽計量中的應用

渦街流量表在蒸汽計量中的應用
　　
　　一．概述：
　　
　　SDLUGB型渦街流量傳感器是孔板流量計的替代產品.渦街流量計是基于卡門渦街原理而研制成功的一種具有先進水平的新型流量計，由于它具有其它流量計不可兼得的優點，自七十年代以來得到了迅速發展，據有關資料顯示，現在日本、歐美等發達國家使用渦街流量計的比例大幅度上升，已廣泛應用于各個領域，將在未來流量儀表中占主導地位.SDLUGB型渦街流量傳感器適用測量過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體、水和液體的質量流量和體積流量.
　　
　　二.渦街流量表在蒸汽計量中的優點：
　　
　　1.結構簡單而牢固，無可動部件，可靠性高，長期運行十分可靠。
　　
　　2·安裝簡單，維護十分方便。不象差壓式流量計那樣再另裝導壓管和固定支架，即節省了安裝費用，又減少了故障點，還不用采取保溫措施。
　　
　　3.檢測傳感器不直接接觸被測介質，性能穩定，壽命長。（針對于內藏式）
　　
　　4.輸出是與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移，精度高。也可根據需要使其輸出4-20MA信號。
　　
　　5.測量范圍寬，量程比可達1：10，zui高可達1：20。這一點對一些用汽很不平衡的用戶的蒸汽計量很有作用。
　　
　　6.壓力損失較小，運行費用低，更具節能意義。（相對于差壓流量計）.
　　
　　三.工作原理：
　　
　　在流體中設置旋渦發生體（阻流體），從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖1所示。旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。設旋渦的發生頻率為f，被測介質來流的平均速度為U，旋渦發生體迎面寬度為d，表體通徑為D，根據卡曼渦街原理，有如下關系式
　　
　　f=SrU1/d=SrU/md（1）
　　
　　式中U1--旋渦發生體兩側平均流速，m/s；
　　
　　Sr--斯特勞哈爾數；
　　
　　m--旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比
　　
　　管道內體積流量qv為
　　
　　qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr（2）
　　
　　K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1（3）
　　
　　式中K--流量計的儀表系數，脈沖數/m3（P/m3）。
　　
　　K除與旋渦發生體、管道的幾何尺寸有關外，還與斯特勞哈爾數有關。斯特勞哈爾數為無量綱參數，它與旋渦發生體形狀及雷諾數有關，圖2所示為圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內，Sr可視為常數，這是儀表正常工作范圍。當測量氣體流量時，渦街流量表的流量計算式為
　　
　　式中qVn，qV--分別為標準狀態下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；
　　
　　Pn，P--分別為標準狀態下和工況下的壓力，Pa；
　　
　　Tn，T--分別為標準狀態下和工況下的熱力學溫度，K；
　　
　　Zn，Z--分別為標準狀態下和工況下氣體壓縮系數。
　　
　　由上式可見，渦街流量表輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量，這時流量計的輸出信號應同時監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。
　　
　　四．儀表的選型：
　　
　　儀表的正確選型是儀表正常使用的關鍵，實際應用中，太多的故障是由于儀表的選型不合理造成的，詳細了解現場應用的工況條件及介質參數，選擇合適的壓力，溫度，防護，防爆等級及材質，結構方式，以保證儀表能運行在*狀態。對于蒸汽的計量選擇合適的渦街流量表，我認為主要按以下步驟進行：
　　
　　1.首先了解所測量的工作介質，是飽和蒸汽還是過熱蒸汽。
　　
　　2.確定流量的使用范圍：zui大流量和zui小流量。
　　
　　3.了解介質的zui高、常用、zui低工作壓力和工作溫度；（對于飽和蒸汽，只需知道壓力或溫度即可）
　　
　　4.查表得出工作狀態下的密度。
　　
　　5.根據以上數據，對于飽和蒸汽,我們可以從該表的說明書中的飽和蒸汽的流量范圍表中查找出zui接近的流量表.（過熱蒸汽可依據相應的密度從飽和蒸汽流量表中查的）
　　
　　6.zui后根據現場的工作環境選擇是使用一體式的還是分離式的。（例如介質溫度較高）
　　
　　五．局限性分析：
　　
　　1.對直管段的要求較高，一般起碼要求前直管段在15D左右，后直管段在5D左右。
　　
　　2.蒸汽的水擊容易造成探頭及旋渦發生體的損傷。
　　
　　3.不適合安裝在管線振動較大或干擾較強的地方.
　　
　　4.所測介質溫度不能過高，zui高不能高于400度。
　　
　　5.現在大管徑的流量表穩定性欠佳（大于DN250MM）
　　
　　六．安裝：
　　
　　1.渦街流量表屬于對管道流速分布畸變、旋轉流和流動脈動等敏感的流量計，因此，對現場管道安裝條件應充分重視，遵照生產廠使用說明書的要求執行。
　　
　　2.減小振動對渦街流量表的影響應該作為渦街流量表現場安裝的一個突出問題來關注。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，
　　
　　3.在渦街流量表上游2-10D處取測壓點，在流量計下游5-10D處取測溫點，測溫元件應探入管道內部且迎向流體方向。
　　
　　4.儀表在管道上安裝時必須遵循下面的規則：
　　
　　（1）.管道內徑盡量與傳感器通徑一致。
　　
　　（2）。電焊焊接法蘭時，不應帶表焊接。
　　
　　（3）。安裝時注意傳感器流向標志指向介質的流動方向。
　　
　　總之，經過幾年的使用，我們發現渦街流量計非常適合外供熱用戶的蒸汽計量，同時也得到了廣大用戶的肯定，但是，現在的我們國產的渦街流量表還不夠規范，還不夠標準，我們期待，隨著技術的不斷進步，國產渦街流量表能夠越來越規范，測量精度越來越高，更加方便我們用戶的使用。