涡街流量计在管道流量计量技术存在的问题及解决方案 1 涡街流量计管道流量计量技术存在的问题 管道气体存在湿度大、杂质多、气液固混合、压力低、流量变化范围宽、流速下限低、现场安装环境局限性大等特点,这就要求测量其流量的流量计具有如下特征:无可转动部件,测量量程比宽,可测量多项流,不易堵塞磨损,长久性压损小,测量下限低,直管段要求短。虽然涡街流量计气体流量计种类很多,但适用
涡街流量计生产厂家
涡街流量计在管道流量计量技术存在的问题及解决方案 1 涡街流量计管道流量计量技术存在的问题 管道气体存在湿度大、杂质多、气液固混合、压力低、流量变化范围宽、流速下限低、现场安装环境局限性大等特点,这就要求测量其流量的流量计具有如下特征:无可转动部件,测量量程比宽,可测量多项流,不易堵塞磨损,长久性压损小,测量下限低,直管段要求短。虽然涡街流量计气体流量计种类很多,但适用于管道流量测量的流量计并不是很多。当前应用为广泛的孔板流量计、涡街流量计、皮托管流量计、V锥流量计等在测量管道时也存在相应的问题。 孔板流量计存在的问题:(1)测量量程比窄,约为1∶3,相对煤矿流量变化范围来说,测量范围较窄;(2)采用边缘截止、中间流通的锐角节流方式,使管道气体中的液体或固体杂质无法顺利流过,造成孔板前方液体和固体杂质堆积的现象,需要经常清洗管道;(3)对流场的分布要求较高,直管段要求长,现场安装局限性大;(4)对管道介质造成的长久性压损较大,特别是负压端会影响井下抽放压力,同一条管道上不适宜串联使用多台孔板。 涡街流量计存在的问题:(1)对环境振动较为敏感,现场长期运行稳定性较差;(2)测量下限较高,特别是对于低密度介质,如气体介质,特别是负压状态下的气体介质,测量下限一般不5ms/;(3)采用插入式点测量方式,插入的深度不同,测量的流量结果也不相同,无法保证现场与实验室的测量精度一致;(4)直管段要求更长,现场安装局限性更大。 皮托管流量计由于插入杆较细,取压孔较小,容易堵塞,不适宜长期在线测量流量。压力变化感测属于非接触式,探测元件不易受流体污染,但易受振动等因素的干扰。 旋进漩涡流量计存在的问题:(1)适用管径范围小,一般大只能测量300mm管径,适用面较窄;(2)给管道带来的长久性压力损失较大,影响抽放效果,主要应用于油田井口平台高中压油、气的流量测量;(3)现场适应性差,同一管径的每一台仪表都具有相同的流速测量范围,且不可更改,只能通过现场管道的扩管或缩管来滿足流量计的流速测量要求,即以现场工况条件来适应并满足流量计的需要;(4)易受被测介质影响,特别在介质脏污的情况下,其导流器(旋转导流槽、在入口处的螺旋浆形叶片)容易结垢,严重时可能封闭叶片面积,需要经常清理。
涡街流量计的测量原理
涡街流量计作为一种新型流量计,20世纪80年代中期以来发展较快,它在流量测量方面有着诸多的优点和长处,在现代流量测量中应用越来越广泛。在国内使用涡街流量计进行流量测量也愈来愈得到重视,目前我国已有性能优良并有自主知识产权的产品系列。
涡街流量计的原理是在流量计管道中,设置一滞流件,当流体流经滞流件时,由于滞流件表面的滞流作用等原因,在其下游会产生两列不对称的旋涡,这些旋涡在滞流件的侧后方分开,形成所谓的卡门(Karman)旋涡列,两列旋涡的旋转方向是相反的, 卡门从理论上证明了当h/L=0.281(h为两旋涡列之间的宽度,L为两个相临旋涡间的距离)时,旋涡列是稳定的,在此情况下,产生旋涡的频率f与流量计管道中流体流速υ的关系为:
式中 d———圆柱形滞流件的直径;
υ———流体的流速,m/s;
s———无量纲常数,称为Stroual数,与流体流动状态的雷诺数Re有关。
流量计圆截面管道的雷诺数Re为:
式中 ρ———流体的密度,kg/m3;
μ———流体的动力粘度,(kg/m)/s;
其他符号意义同上。而流体的流量为:
式中 Q———管道流体的流量,m3/s;
A———管道断面积,m2。
从上式可见,涡街流量计选型设计完毕,流量Q不仅与f有关,而且与雷诺数Re也有关。雷诺数Re是表征粘性流体流动特性的一个无量纲数,其物理意义是流体流动的惯性力与粘滞力的比值。旋涡发生所产生的旋涡频率需由感测器来测定,感测器获得的信号经放大、滤波zheng形等处理后得到代表涡街频率的脉冲信号,供单片机进行处理和显示。雷击在传输线路中会感应产生瞬时高压尖脉冲和强大的浪涌电流击穿或烧毁转换器内的电子元器件,这种雷击主要是通过电源线和信号线引人。感测器分流体振荡感测和压力变化感测两大类。流体振荡感测属于接触式,控测元件易受流体污染,但抗干扰能力强;压力变化感测属于非接触式,探测元件不易受流体污染,但易受振动等因素的干扰。流体的流动状态对涡街流量计的使用也有一定的影响。如果环境参数对流体流动状态有影响也会影响到涡街流量计的使用性能。
在化工行业,流量计量不准确会造成化学成分分配比失调,无法保证产量,严重的还会发生生产安全事故。在电力工业生产中,对液体、气体、蒸汽等介质流量的测量和调节占有重要地位。流量计量的准确与否不仅对保证发电厂在z佳参数下运行具有很大的经济意义,而且随着高温高压大容量机组的发展,流量测量已成为保证发电厂安全运行的重要环节。如大容量锅炉瞬时给水流量中断或减少,都可能造成严重的干锅或爆管事故。这就要求流量测量装置不但应做到准确计量,而且要及时地发出报警信号。若拆工作量大,也可改变传感器上的箭头方向和重新设定显示仪表符号。在钢铁工业生产中,炼钢过程中循环水和氧气(或空气)的流量测量是保证产量的重要参数之在轻工业、食品、纺织等行业中,也都离不开流量计量。 在农业上,诸如农田水利、气象风速,甚至有些农业机械,像机动喷雾机、水泵的特性测试,同样需要流量计量。 在建设上,随着空间技术的发展,对流量计量提出了相当高的要求。如宇宙飞船、核潜艇的核动力控制,离不开流量仪表;火箭发功机试车一次消极大量的液化燃料,如果流量不准,不仅经济损失巨大,而且射程也会偏离几千公里;防化装备也少不了流量仪表;有些军事工程甚至配用上千台流量计。 科学研究、对外贸易方面,流量计量同样占有重要的地位和作用。与人们日常生活密切相关的自来水、煤气、天然1气、油等都大量的应用流量仪表计量。
涡街流量计的应用于注意要点
涡街流量计适用的流体比较广泛,但不适用于测量低雷诺数(ReD2104)流体。低雷诺数时,斯特劳哈尔数随着雷诺数而变,仪表线性度变差,流体粘度高,显著影响甚至阻碍旋涡的产生,同时对于流体的脏污性质有要求。当流体以足够大的流速流过垂直于流体流向的物体时,若该物体的几何尺寸适当,则在物体的后面沿两条平行直线产生整齐排列,转向相反的旋涡列。含固体微粒的流体对旋涡发生体的冲刷会产生噪声,对旋涡发生体产生磨损。超声波流量计若含有的短纤维缠绕在旋涡发生体上,将改变仪表系数。
涡街流量计在混相流体中的应用如下:① 可以用于含分散、均匀的微小气泡,但容积含气率应小于7%~10%的气、液两相流,若容积含气率超出2%,应对仪表系数进行修正。② 可以用于含分散、均匀的固体微粒,含量不大于2%的气固、液固两相流。③ 可以用于互不溶解的液液(如油和水)两组分流等。测量含液体和含气液体的流量仪表安装必须保证上、下游直管段有必要的长度。脉动流和旋转流将对涡街流量计产生严重影响。如果脉动频率与涡街频率吻合,电磁流量计将可能引起谐振,破坏正常工作和设备,使涡街信号产生”锁定(1ock-in)”现象,这时信号固定于某一频率。”锁定”与脉动幅值、旋涡发生体形状及堵塞比等有关。 涡街流量计的度对于液体大致为士(0.5%~2%)R,对于气体为士(1%~2%)R,重复性一般为0.2%~0.5%。
由于涡街如果是1则表示脉冲信号输出,总线温度变送器如果是3则表示带485通讯,如果是4则表示电池供电,不带温压补偿,如果是5则