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渦街流量計(jì)七大要素分析及故障分析

來源:西安三聯(lián)測(cè)控技術(shù)有限公司   2025年02月17日 10:05  
渦街流量計(jì)的工作原理


當(dāng)流體以足夠大的流速流過垂直于流體流向時(shí),若該物體的幾何尺寸適當(dāng),則在流體的后面,沿兩條平行直線上產(chǎn)生整齊排列轉(zhuǎn)向相反的渦列,渦列的個(gè)數(shù)即渦街頻率,它和流體的流速成正比,因而通過測(cè)量漩渦頻率就可以知道流體的流速,從而測(cè)出流體的流量。
其表達(dá)式:F=St×U/d   
F:頻率   St:斯特勞哈爾數(shù)  U:流速  d:漩渦發(fā)生體迎面寬度
image.png
渦街流量的結(jié)構(gòu)
傳感器(旋渦發(fā)生體(阻流體)、檢測(cè)元件、儀表表體)+轉(zhuǎn)換器(前置放大器、濾波整形電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護(hù)罩)

西安三聯(lián)測(cè)控歸總了關(guān)于渦街流量計(jì)使用選型中重要的七大因素:




 流量范圍

??應(yīng)將常用流量控制在渦街可測(cè)范圍的中上部:由于渦街下限流量的測(cè)量容易受管道振動(dòng)的影響,應(yīng)盡量避開低下限的測(cè)量。
??流量范圍超出渦街流量計(jì)可測(cè)范圍時(shí),可采取縮徑或擴(kuò)徑的方式,但應(yīng)注意:
  •     ①儀表縮擴(kuò)徑不宜過大,縮徑后流速提高,增加了阻力和背壓,擴(kuò)徑則容易出現(xiàn)空穴現(xiàn)象;
  •     ②在直管段允許的情況下,應(yīng)選擇“變徑頭+直管段”,以保證流體的穩(wěn)定測(cè)量;
  • 流量范圍的選擇還應(yīng)考慮雷諾數(shù)是否在正常范圍內(nèi)。
??渦街流量計(jì)不適宜測(cè)量脈動(dòng)流:
管路系統(tǒng)中如有羅茨式鼓風(fēng)機(jī)、往復(fù)式水泵等動(dòng)力機(jī)械設(shè)備時(shí),會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)脈動(dòng),如脈動(dòng)頻率處在渦街頻率帶內(nèi)將產(chǎn)生測(cè)量誤差,脈動(dòng)嚴(yán)重時(shí)甚至不能形成卡門渦街。


管道口徑及測(cè)量精度

??管道口徑:渦街流量計(jì)按照安裝方式的不同,可以分管道式和插入式安裝。對(duì)于管道式來說,管道口徑和大多數(shù)其他流量計(jì)一樣,最小的是DN15,最大的話,則是可以到達(dá)DN300。如果需要更大的口徑的話,可以選擇插入式安裝,常規(guī)口徑范圍最大可以到達(dá)DN2000,DN2000以上口徑則按照協(xié)議供貨。

??測(cè)量精度:渦街流量計(jì)的精度也有好幾個(gè)等級(jí),而且是按照測(cè)量介質(zhì)來分的。管道式的渦街流量計(jì),如果是測(cè)液體的話,測(cè)量精度可以達(dá)到1.0級(jí),測(cè)氣體的話,精度可以達(dá)到1.5級(jí)。如果是插入式的渦街流量計(jì),精度可以達(dá)到1.5級(jí)和2.5級(jí)。


介質(zhì)溫度及公稱壓力

??介質(zhì)溫度:通常來說,分為三個(gè)范圍:常溫,中溫和高溫。溫度范圍分別是-40~100℃(常溫)、100~250℃(中溫)、100~320℃(高溫)。如果現(xiàn)場(chǎng)介質(zhì)溫度更高的話,比如說一些過熱蒸汽,可以用孔板流量計(jì)來測(cè)量。


??公稱壓力:主要是按照安裝方式來分,市場(chǎng)上主要需求如下幾類,例如法蘭卡裝型(2.5MPa)、法蘭連接型(1.0/1.6/2.5MPa),插入式安裝型(1.6MPa/2.5MPa/4.0MPa)。


供電電源及輸出信號(hào)

??供電電源:按照目前市場(chǎng)上需求,主要有+12VDC(三線制脈沖輸出)、+24VDC(三線制脈沖輸出型及二線制電流輸出型)3.6V鋰電池、雙供電。




安裝環(huán)境


依據(jù)渦街流量計(jì)的用途選取渦街信號(hào)輸出方式,主要有以下幾種:
①當(dāng)被測(cè)介質(zhì)為可壓縮性流體,且現(xiàn)場(chǎng)介質(zhì)溫度、壓力變化較大時(shí),建議采用帶脈沖信號(hào)遠(yuǎn)傳的渦街傳感器并配帶溫壓補(bǔ)償?shù)牧髁糠e算儀、壓力變送器、溫度變送器;
②流量計(jì)安裝在環(huán)境較好的室內(nèi)又無需信號(hào)遠(yuǎn)傳,只需在現(xiàn)場(chǎng)讀取流量值,且流量計(jì)安裝位置便于操作及數(shù)據(jù)的讀取,建議用戶選數(shù)字型渦街流量計(jì);
③當(dāng)流量計(jì)的安裝環(huán)境較差,或安裝位置不便于現(xiàn)場(chǎng)讀取流量值,或集中管理的情況下,建議采用輸出脈沖信號(hào)的傳感器并配流量積算儀,或帶4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流輸出的渦街變送器;
④當(dāng)需現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)流量同時(shí)又要遠(yuǎn)傳信號(hào)的情況下,建議選用數(shù)字型同時(shí)帶4~20mA輸出的渦街變送器;
⑤當(dāng)無需現(xiàn)場(chǎng)讀取,只遠(yuǎn)傳輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的情況下,建議選用帶4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流輸出的渦街變送器。

防護(hù)等級(jí)

??渦街常用的IP防護(hù)等級(jí)有IP65、IP67、IP68等。

   ①IP65代表防止灰塵侵入及阻止噴水的防護(hù);

   ②IP67代表防止灰塵侵入及短暫淹沒的防護(hù);

   ③IP68代表防止灰塵侵入及持續(xù)淹沒的防護(hù)。
??一般情況下,應(yīng)根據(jù)渦街的安裝位置選擇合適的IP防護(hù)等級(jí):

   ①安裝在室內(nèi),選用IP65即可;

   ②安裝在室外地面以上的位置,選用IP65以上的防護(hù)等級(jí);

   ③安裝在室外地面以下的溝渠中,選用IP68及分離型放大器,防止下雨后雨水浸泡,損壞放大器;
??一些易燃易爆場(chǎng)合應(yīng)選用防爆型渦街流量計(jì)。


溫壓補(bǔ)償

渦街流量計(jì)是否需要溫壓補(bǔ)償,要看實(shí)際需要,如果工況偏差不大或要求不高,就不必進(jìn)行溫壓補(bǔ)償。如果需要精確計(jì)量,就需要進(jìn)行補(bǔ)償。
補(bǔ)償一般采用現(xiàn)場(chǎng)安裝壓力、溫度傳感器,將壓力、溫度、流量數(shù)據(jù)接至積算儀或上傳至DCS系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算得到標(biāo)況流量。
  ①測(cè)量氣體時(shí),需要溫度壓力同時(shí)補(bǔ)償。氣體一般都以標(biāo)準(zhǔn)狀況體積流量結(jié)算,因?yàn)闅怏w的體積流量溫度或壓力變化時(shí),流量都會(huì)改變;
  ②測(cè)量過熱蒸汽時(shí),需要溫度壓力同時(shí)補(bǔ)償。蒸汽一般都以質(zhì)量流量結(jié)算,因?yàn)闇囟然驂毫τ腥魏我粋€(gè)發(fā)生變化,蒸汽的密度會(huì)發(fā)生改變,質(zhì)量流量也隨之改變;

渦街流量計(jì)常見的故障

      ①指示長(zhǎng)期不準(zhǔn);②始終無指示;③指示大范圍波動(dòng),無法讀數(shù);④指示不回零;⑤小流量時(shí)無指示;⑧大流量時(shí)指示還可以,小流量時(shí)指示不準(zhǔn);⑦流量變化時(shí)指示變化跟不上;⑧儀表K系數(shù)無法確定,多處資料均不一致。

      1、選型方面的問題。有些渦街傳感器在口徑選型上或者在設(shè)計(jì)選型之后由于工藝條件變動(dòng),使得選擇大了―個(gè)規(guī)格,實(shí)際選型應(yīng)選擇盡可能小的口徑,以提高測(cè)量精度,這方面的原因主要同問題①、③、⑥有關(guān)。比如,一條渦街管線設(shè)計(jì)上供幾個(gè)設(shè)備使用,由于工藝部分設(shè)備有時(shí)候不使用,造成目前實(shí)際使用流量減小,實(shí)際使用造成原設(shè)計(jì)選型口徑過大,相當(dāng)于提高了可測(cè)的流量下限,工藝管道小流量時(shí)指示無法保證,流量大時(shí)還可以使用,因?yàn)槿绻匦赂脑煊袝r(shí)候難度太大.工藝條件的變動(dòng)只是臨時(shí)的。可結(jié)合參數(shù)的重新整定以提高指示準(zhǔn)確度。

      2、安裝方面的問題。主要是傳感器前面的直管段長(zhǎng)度不夠,影響測(cè)量精度,這方面的原因主要同問題①有關(guān)。

      3、參數(shù)整定方向的原因。由于參數(shù)錯(cuò)誤,導(dǎo)致儀表指示有誤.參數(shù)錯(cuò)誤使得二次儀表滿度頻率計(jì)算錯(cuò)誤,這方面的原因主要同問題①、③有關(guān)。滿度頻率相差不多的使得指示長(zhǎng)期不準(zhǔn),實(shí)際滿度頻率大干計(jì)算的滿度頻率的使得指示大范圍波動(dòng),無法讀數(shù),而資料上參數(shù)的不一致性又影響了參數(shù)的最終確定,解決辦法是確定參數(shù)重新標(biāo)定。

      4、二次儀表故障。這部分故障較多,包括:一次儀表電路板有斷線之處,量程設(shè)定有個(gè)別位顯示壞,K系數(shù)設(shè)定有個(gè)別位顯示壞,使得無法確定量程設(shè)定以及K系數(shù)設(shè)定,這部分原因主要向問題①、②有關(guān)。通過修復(fù)相應(yīng)的故障,問題就能得以解決。

      5、線路連接問題。部分回路表面上看線路連接很好,仔細(xì)檢查,有的接頭實(shí)際已松動(dòng)造成回路中斷,有的接頭雖連接很緊但由于副線問題緊固螺釘卻緊固在了線皮上,也使得回路中斷,這部分原因主要同問題②有關(guān)。

      6、二次儀表與后續(xù)儀表的連接問題。由于后續(xù)儀表的問題或者由于后續(xù)儀表的檢修,使得二次儀表的mA輸出回路中斷,對(duì)于這類型的二次儀表來說,這部分原因主要同問題②有關(guān)。

      7、由于二次儀表平軸電纜故障造成回路始終無指示。由于長(zhǎng)期運(yùn)行,再加上受到灰塵的影響,造成平軸電纜故障,通過清洗或者更換平軸電線,問題可得以解決。

      8、對(duì)于問題⑦主要是由于二次儀表顯示表頭線圈固定螺絲松,造成表頭下沉,指針與表殼摩擦大,動(dòng)作不靈,通過調(diào)整表頭并重新固定,問題相應(yīng)解決。

      9、使用環(huán)境問題。尤其是安裝在地井中的傳感器部分,由于環(huán)境濕度大,造成線路板受潮,這部分原因主要同問題②、②有關(guān)。解決辦法是改用分體式流量計(jì)。

      10、由于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校不好,或者由于調(diào)校之后的實(shí)際情況的再變動(dòng)。由于現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)噪聲平衡調(diào)整以及靈敏度調(diào)整不好.或者由于調(diào)整之后運(yùn)行一段時(shí)間之后現(xiàn)場(chǎng)情況的再變動(dòng),造成指示問題、這部分原因主要同問題④、⑤有關(guān)。使用示波器,加上結(jié)合工藝運(yùn)行情況,重新調(diào)整。


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