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渦街流量計(jì)在飽和蒸汽測(cè)量中的應(yīng)用
1渦街流量計(jì)的測(cè)量原理
渦街流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來(lái)測(cè)量流量的。流體在管道中經(jīng)過(guò)渦街流量計(jì)時(shí),在三角柱旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街,如圖1所示。
圖1流體卡曼渦街原理圖
設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,被測(cè)介質(zhì)流動(dòng)的平均速度為v,旋渦發(fā)生體迎面寬度為d,流量計(jì)表體通徑為D,根據(jù)卡曼渦街原理,有如下關(guān)系式[1]:
f=Srv1/d=Srv/md (1)
式中 Sr——斯特勞哈爾數(shù),無(wú)量鋼;
v1——旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,m/s;
m——旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比;
v——流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體的平均速度,
m/s。
因此可知,通過(guò)測(cè)量f就可以計(jì)算出v,從而求得管道內(nèi)的體積流量:
由式(3)可以看出,在儀表的正常工作范圍內(nèi),
即Sr為常數(shù)時(shí),儀表系數(shù)只與旋渦發(fā)生體和表體的幾何尺寸有關(guān)。
當(dāng)旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生時(shí),利用壓電傳感器測(cè)處于流體流向垂直的交變升力變化,將升力的變化轉(zhuǎn)換為電的頻率信號(hào),再將頻率信號(hào)進(jìn)行放大和整形,輸出到流量積算儀,進(jìn)行累積,顯示。
2渦街流量計(jì)在飽和蒸汽測(cè)量中的應(yīng)用
2.1 系統(tǒng)方案
根據(jù)飽和蒸汽壓力、溫度和密度相對(duì)應(yīng)的關(guān)系,只需選擇壓力或溫度其中一項(xiàng)來(lái)對(duì)流量進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算即可?？紤]蘭州石化公司煉油裝置內(nèi)的飽和蒸汽管路都較長(zhǎng),壓力波動(dòng)較大,適宜采用壓力補(bǔ)償。
LUB系列渦街流量計(jì)防爆等級(jí)為ExiaⅡCT2
～T4,它必須與已取得防爆合格證的本安關(guān)聯(lián)設(shè)備(防爆標(biāo)志:ExiaⅡC)配套組成本安防爆系統(tǒng)。如圖2所示。
2.2 渦街流量計(jì)的選型
根據(jù)用戶提供的所測(cè)飽和蒸汽的壓力(溫度)、流量范圍、管道直徑等參數(shù),選擇相應(yīng)規(guī)格的LUB系列渦街流量計(jì)。所測(cè)飽和蒸汽的流量范圍應(yīng)處于所選流量計(jì)的測(cè)量范圍內(nèi),并處于流量計(jì)的*工作范圍,即流量計(jì)量程的50～67處。對(duì)于管道直徑與流量計(jì)內(nèi)徑不一致的,可采取縮徑或擴(kuò)管的方法。
圖2 渦街流量計(jì)本安防爆系統(tǒng)
2.3 壓力補(bǔ)償用壓力變送器的選型
根據(jù)用戶提供的所測(cè)飽和蒸汽的壓力及壓力波動(dòng)范圍,選擇適當(dāng)量程的壓力變送器。
2.4 流量積算儀的參數(shù)設(shè)置
筆者選用的FC20系列流量積算儀提供了12種流量補(bǔ)償算法,基本可滿足各種測(cè)量介質(zhì)的流量補(bǔ)償計(jì)算,可顯示瞬時(shí)流量和累積流量等參數(shù),并
且可輸出標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)供控制和記錄,還提供標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)RS-485串行通訊接口。
要使用流量積算儀的飽和蒸汽的壓力補(bǔ)償算
法,就需要*入流量積算儀的參數(shù)設(shè)置狀態(tài),選擇飽和蒸汽壓力補(bǔ)償模式,設(shè)置流量單位為千克每小時(shí),流量輸入模式為頻率信號(hào),壓力輸入模式為4～20mA,然后輸入K值以及壓力上下限值。
2.5 安裝
a)渦街流量計(jì)應(yīng)盡量安裝在遠(yuǎn)離振動(dòng)源和電磁干擾較強(qiáng)的地方,當(dāng)管道較長(zhǎng)或有可能發(fā)生振動(dòng)時(shí),必須采用加裝管道支撐物等減振方法,減少管
道受振動(dòng)的影響。
b)渦街流量計(jì)對(duì)安裝點(diǎn)上下游直管段的小長(zhǎng)度要求根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況各不相同,如圖3所示。
圖3渦街流量計(jì)安裝對(duì)上下游直管段長(zhǎng)度的要求
c)渦街流量計(jì)對(duì)安裝點(diǎn)上下游配管的直徑偏差和同軸度等有相應(yīng)要求,配管內(nèi)徑d與儀表的通徑
D相同,滿足0.95D≤d≤1.1D;配管與流量計(jì)同心,同軸偏差應(yīng)不大于0.05D;流量計(jì)與法蘭之間的密封墊不能凸入管道內(nèi),其內(nèi)徑可比流量計(jì)內(nèi)徑略大。
d)壓力變送器的安裝位置應(yīng)在表前1D處。
e)流量積算儀安裝在控制室。