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由于涡街流量计选型和安装这些关键环节把握不

发布时间:2018-05-09

 涡街流量计自20世纪70年代在石油化工企业应用以来,因其量程宽、无可动部件、运行可靠、维护简单、压力损失小、具有一定的计量精度,特别是它的测量与介质的密度、粘度等物性参数无关,而受到普遍欢迎,成为通用的流量计。笔者在长期的仪表安装工作中体会到,有时由于涡街流量计的选型和安装这些关键环节把握不当,易造成流量测量系统的先天误差。
           在石油化工生产中,对液体、气体及气液混相流体的流量进行测量和控制是实现生产过程自动化的重要组成部分。涡街流量计自20世纪70年代在石油化工企业应用以来,因其量程宽、无可动部件、运行可靠、维护简单、压力损失小、具有一定的计量精度,特别是它的测量与介质的密度、粘度等物性参数无关,而受到普遍欢迎,成为通用的流量计。笔者在长期的仪表安装工作中体会到,有时由于涡街流量计的选型和安装这些关键环节把握不当,易造成流量测量系统的先天误差。
                              1 流量测量
                              
                        涡街流量计是基于卡门涡街原理制成的一种流体振荡流量计,它是在流体中安放一根(或多根)非流线型阻流体,流体在阻流体两侧交替地分离释放出两串规则的旋涡,在一定的流量范围内旋涡分离频率正比于管道内的平均流速,采用检测元件测出旋涡频率,计算出流体的流量。
                              
                        涡街流量计具有7特点:(1)输出为脉冲频率,其频率与被测流体的实际体积流量成正比,适用于总量计量,无零点漂移,它不受流体组分、密度、压力、温度的影响;(2)测量范围宽,一般范围度可达10:1或20:1;(3)精确度为中上水平,一般为测量值的±1%~±2%;(4)无可动部件,可靠性高;(5)结构简单牢固,安装方便,维护费较低;(6)压损小,约为孔板流量计的1/4~1/2;(7)应用范围广泛,可适用液体、气体、蒸气和部分混相流体。
                              2 选型与安装
                              2.1 选型
                              
                        用户提供的工艺参数要准确,工艺条件要清楚,否则容易造成流量测量的误差。要明确4个工艺参数:(1)流体名称、组分;(2)工作状态的最大、常用、最小流量;(3)最高、常用、最低工作压力和工作温度;(4)工作状态介质的粘度。
                              
                        涡街流量计不适用于测量雷诺数(Re)低于2x104的流体[1]。低雷诺数时仪表线性度变差,流体粘度高会显著影响甚至阻碍旋涡的产生,选型的一个限制条件是不能使用于界限雷诺数之下,在高牯度、低流速、小口径情况下应用受到限制。与涡轮流量计相比仪表系数较低,分辨率低,口径愈大愈低,一般满管式流量计用于DN300以下。
                              
                        涡街流量计适用的流体比较广泛,但对于流体的脏污程度要引起注意,含固体微粒的流体对旋涡发生体的冲刷会产生噪声,磨损旋涡发生体,含有的短纤维缠绕在旋涡发生体上将改变仪表系数。
                              
                        涡街流量计在脉动流、混相流中尚欠缺理论研究和实践经验。在混相流体中的应用不好把握,一般可用于含分散、均匀的微小气泡,但容积含气率应小于7%~10%的气、液两相流,若超出2%就应对仪表系数进行修正?捎糜诤稚、均匀的固体微粒,含量不大于2%的气固、液固两相流?捎糜诨ゲ蝗芙獾囊阂海ㄈ缬秃退┝阶榉至鞯。脉动流和旋转流会对涡街流量计产生严重影响。如果脉动频率与涡街频率频带合拍可能引起谐振破坏正常工作和设备,涡街流量计的正常工作的脉动阈值尚待试验确定。20世纪80年代以来国内外流量测量工作者已对涡街流量计在混相流、脉动流中的应用开展许多试验研究,国际标准化组织(ISO)已发布的技术报告中亦关注这方面内容。
                              
                        关注了工艺参数和工艺条件后,涡街流量计公称直径的选择也很重要。首先应考虑工艺管道与涡街流量计公称直径应尽量一致。同时还应进行流量或流速的验算,使实际流量落在传感器的测量范围内,并最好在测量上限的30%~70%之间。但常常有这样的情况,一些工艺管道小流量用大管道、大流量用小管道,低于仪表的下限或超出上限值,这时就要根据实际流量选择涡街流量计公称直径,采用收缩管或扩大管的方法保证使流量在测量上限的30%~70%之间,并应连接异形管并配置必要长度的直管段。
                              2.2 安装
                              
                        涡街流量计的正确合理安装是其使用中获取可靠数据的保证。涡街流量计属于对管道流速分布畸变、旋转流和流动脉动等敏感的流量计,因此,对现场管道安装条件应充分重视。流量仪表的管道安装影响一直受到国内外的重视.有关部门一直在进行各阻流件如弯管、异径管、阀门等产生的流动流速分布畸变和旋转流流量测量影响的研究,为减少或消除它们影响的方法和设备例如流动整直器、流动调整器等的研究开发也一直在继续,有些成果被国际标准或国家标准采纳。日本标准JIS 
                        8766-1989《涡街流量计流量测量方法》的解说部分,列出了涡街流量计安装在附近有弯管、异径管、闸阀管线上时,使用流动整直器前后的影响示例,对涡街流量计安装具有借鉴意义。
                              
                        涡街流量计可安装在室内或室外,其传感器在管道上可以水平、垂直或倾斜安装,但测量液体和气体时为防止气泡和液滴的干扰,安装位置要注意加以调整,例如适当调整直管段在管线上的水平高度。
                              
                        涡街流量计必须保证上、下游直管段有必要的长度,在各种资料中数据有差异,其原因可能是,旋涡发生体尚未标准化,形状尺寸的差异有多少影响尚待验证;对各类阻流件必要的直管段长度试验研究尚不够,即还不成熟,对比节流式差压流量计,这方面工作还处于初始阶段,因此有些厂家给出的直管段长度为了保险起见长度较大。在实践中可以摸索着适当减小直管段的长度,例如,经过实验用于高压注水的场合,其上游的直管段取10D,下游取4D就可以获得良好的计量精度,这比要求的直管段短了许多。
                              
                        减小振动对涡街流量计的影响应该作为涡街流量计现场安装的一个突出问题来关注。首先在选择传感器安装场所时尽量注意避开振动源。其次采用弹性软管连接在小口径中可以考虑。第三,加装管道支撑物是有效的减振方法。前后直管段和流动调整器等与传感器成套安装是保证获得高精确度测量的一个措施,特别这些装配在制造厂进行更能保证安装的质量。

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