一(yī)、渦街流(liú)量(liàng)計(jì)原理
渦(wō)街(jiē)流(liú)量計(jì)
是利(lì)用卡(kǎ)門原(yuán)理和(hé)壓電技術(shù)制造的速度式(shì)流量計,傳感器輸出的頻(pín)率值與管道中介質(zhì)流速成正比:
f=u×s/[(1-1.25d/d)d](1)
介(jiè)質流過管(guǎn)道的(de)體積流量(liàng):
qv=3600uπ(d/2)²(2)
用頻(pín)率表示工況體積流量:
qv=3600f/k(3)
工(gōng)況質量流(liú)量:
qg=3600fρ/k=qv×ρ(4)
式(shì)中:f一(yī)流量脈沖(chòng)頻率(lǜ),hz;u一管道内流體(tǐ)平均流(liú)速,mn/s;d-漩渦(wō)發生(shēng)體(tǐ)迎流面寬度,m;d一傳感器殼體(tǐ)内徑,m;s;一施(shī)特勞哈爾數(無量綱);ρ一被測介(jiè)質密度,kg/m³;qvρ工況下(xià)的體積流量,m³/h;qg一(yī)工況(kuàng)下的(de)質量(liàng)流量,kg/h;k---渦(wō)街流量傳感器儀(yí)表系數,n/m³。
儀(yí)表(biǎo)系數k是(shì)流過傳(chuán)感器單位(wèi)體積流量所(suǒ)産生的脈(mò)沖個(gè)數n。每(měi)台傳(chuán)感器(qì)的k值是(shì)經過計量檢定(dìng)裝置檢定後.給出的值(zhí)，并且是對傳感(gǎn)器内所有幾何(hé)尺寸和物(wù)理量(liàng)進行(háng)系統(tǒng)檢定(dìng)。k值大(dà)小随口徑(jìng)變化(huà)而變(biàn)化,同口徑(jìng)k值較(jiào)接近(jìn)傳感器壓力損失:
ap≤1.2pu²(5)
式中:△p-管道壓(yā)力(lì)損(sǔn)失,pa。
蒸汽密度如(rú)下:
1.過熱(rè)蒸(zhēng)汽密度由壓力(lì)和溫度共(gòng)同決(jué)定,查(chá)溫度、壓力(lì)密度(dù)表,能正确(què)得到過熱(rè)蒸汽的密度。
2.飽(bǎo)和蒸(zhēng)汽密度(dù)由(yóu)壓力(lì)或溫(wēn)度決定,其(qí)溫度、壓力(lì)密度(dù)一一對(duì)應,查溫(wēn)度或壓力(lì)密度(dù)表，均能得(dé)到正(zhèng)确密(mì)度,由(yóu)于溫(wēn)度反(fǎn)映滯後(3~5)s,而(ér)壓力(lì)在0.2s即(jí)能反(fǎn)映,所以用壓力(lì)得到密度(dù)更爲及時(shí)。溫度分辨率比壓力(lì)低。
3.濕(shī)飽和(hé)汽、汽(qì)水(shuǐ)混(hùn)合介質(zhì)現(xiàn)沒有(yǒu)密度表，無法查(chá)得或算得(dé)密度(dù)。
二(èr)、渦(wō)街流量傳(chuán)感器(qì)特(tè)點
1.量程(chéng)範圍
渦街流量傳感(gǎn)器量(liàng)程在很小範(fàn)圍(wéi)時,精(jīng)度可達0.5級(jí)或更(gèng)高,量程範(fàn)圍增大,精度下降。用于氣體計(jì)量,好的傳感器(qì)在1.5級(jí)精度(dù)時，量程比(bǐ)可達1:20~1:25,即(jí)流速爲(3~75)m/s。一般傳感器量(liàng)程比(bǐ)隻有(yǒu)1:8~1:10。
2.重複性
jjc198-_1994《速度式(shì)流量(liàng)計》檢定規(guī)程規(guī)定,傳(chuán)感(gǎn)器每個(gè)流量點要檢測(cè)3次,找(zhǎo)出(chū)最(zuì)大差(chà)值,取全量程所有檢(jiǎn)測點(diǎn)(一般(bān)有5~6個點(diǎn))的最大(dà)差值爲(wèi)重複性,--般爲0.2%或0.3%。
3.壓(yā)損
渦街流(liú)量傳感器(qì)壓力損失(shī)很小(xiǎo)，例如(rú):當飽和蒸(zhēng)汽壓力爲0.6mpa、流速爲30m/s時(shí),其(qí)壓力損(sǔn)失爲(wèi)3963.7pa.
4.穩定(dìng)性
渦街流(liú)量(liàng)傳(chuán)感器(qì)結構(gòu)簡單，沒有(yǒu)磨損(sǔn)、運動(dòng)、位移(yí)部;件,穩(wěn)定性很(hěn)好。經(jīng)過(guò)兩個檢(jiǎn)定周(zhōu)期(4年)後,其(qí)精度(dù)、重(zhòng)複性和(hé)儀表系數仍能(néng)達到(dào)出廠(chǎng)指标(biāo)。
5.維護(hù)
傳感器的(de)探頭是将渦流(liú)的壓力(lì)信(xìn)号轉(zhuǎn)換成電信号(頻(pín)率信号(hào))，檢(jiǎn)測放大闆(pǎn)是(shì)将(jiāng)探頭(tóu)的頻率(lǜ)信号整(zhěng)形成(chéng)脈(mò)沖信号,與探頭頻率等值送出到顯示(shì)儀表。
更換檢測(cè)放(fàng)大(dà)闆(pǎn)不影響(xiǎng)計量(liàng)精度(dù)等指标，即(jí)使(shǐ)更(gèng)換探(tàn)頭,在按(àn)照工藝(yì)要求(qiú)的前提下(xià),也能保(bǎo)證(zhèng)技術指标(biāo)。在檢定(dìng)周(zhōu)期内不(bú)需(xū)調整(zhěng)、校準(zhǔn)傳(chuán)感器的(de)任何部件。
6.振動(dòng)
渦街流量傳感(gǎn)器是靠振動産生頻率信(xìn)号,在(zài)有強振動環境(jìng)内.振動産生信(xìn)号大(dà)于流體産(chǎn)生信号，且檢測(cè)放大(dà):闆又無法消除振(zhèn)動(dòng)信号(hào)時,傳感器(qì)不能(néng)正确計(jì)量,由于(yú)振動此傳感器(qì)在無流量時仍(réng)有頻率輸出，此(cǐ)爲渦街(jiē)流(liú)量傳(chuán)感器最(zuì)大缺點(diǎn)。
7.檢定
渦街流量(liàng)傳感器的檢定應在(zài)國家質檢總局授權的計(jì)量檢定标準裝(zhuāng)置上,按jjg1029-2007《渦(wō)街流(liú)量計》檢定(dìng)規程(chéng)進行檢定，在量(liàng)程範(fàn)圍内取5~6個(gè)流(liú)量點，檢(jiǎn)定線(xiàn)性誤(wù)差.重(zhòng)複性(xìng).平均儀(yí)表(biǎo)系數(shù)等指标。由于不(bú)同檢定裝置之(zhī)間也存在(zài)一定(dìng)的誤差,因此(cǐ),同一傳感器在不(bú)同計(jì)量(liàng)檢定裝置上(shàng)的(de)檢定結(jié)果不可能完全(quán)相同(tóng)。
三、渦(wō)街流(liú)量計(jì)在蒸汽計(jì)t中的正确使用(yòng)
1.傳感器選(xuǎn)型
渦街流量傳感器(qì)不同于其他(tā)流量傳感器(qì)，每一(yī)口徑渦(wō)街流量(liàng)傳感(gǎn)器(qì)流量範(fàn)園是固定的,不(bú)能調整。因此(cǐ),它要根據(jù)流量選口徑,選型時應(yīng)在工況(kuàng)壓(yā)力、溫(wēn)度下,先确定要(yào)測的流量範(fàn)圍，再選擇能(néng)覆蓋(gài)此流(liú)量(liàng)範(fàn)圍口(kǒu)徑的(de)流量傳感器。
在蒸汽(qì)密度小時傳感(gǎn)器流(liú)量範(fàn)圍窄,密度大時傳(chuán)感(gǎn)器流(liú)量範園寬(kuān)。
若選(xuǎn)擇不(bú)當,當實際(jì)流量大于傳(chuán)感器上限時(shí),容易(yì)造成(chéng)探頭損壞，丢漏(lòu)脈沖，少計(jì)量。實際流量超上限越(yuè)多,丢漏(lòu)脈沖越(yuè)多(duō),計量越少。 當(dāng)實際流(liú)量小于傳感器下限時，傳感器(qì)計量很少,或 不(bú)計量(liàng)。 在以(yǐ)上兩(liǎng)種情況下(xià)長期(qī)使用會(huì)造成很(hěn)大損耗(hào)。
2.傳感器(qì)适用介質
渦(wō)街(jiē)流量傳感器隻(zhī)适用(yòng)于(yú)單相介質，在供熱(rè)系統(tǒng)中,問(wèn)一時間隻(zhī)能對過熱蒸汽、飽和蒸汽和熱水3種中(zhōng)的一種(zhǒng)介質進(jìn)行計量(liàng)。
在供熱系統中(zhōng)，熱電(diàn)廠(chǎng)送出的(de)大部分是(shì)過熱(rè)蒸汽(qì),随(suí)着蒸汽(qì)在管道(dào)内流動,溫(wēn)度不斷下降(jiàng),過熱蒸汽逐(zhú)漸(jiàn)變爲飽(bǎo)和蒸汽(qì),在管道末端或(huò)用汽量很小的(de)情(qíng)況下,蒸(zhēng)汽還會變(biàn)爲濕飽和汽汽水混合介(jiè)質.甚至是(shì)水。
由(yóu)式(4)得知,蒸(zhēng)汽質(zhì)量流量(liàng)取(qǔ)決于(yú)傳感器輸出(chū)頻(pín)率f(管道流(liú)速)和(hé)蒸汽密度(dù)ρ,儀表(biǎo)系數k随傳感器(qì)爲定值,頻率f随用汽量大小而(ér)變化，蒸汽密度ρ在過熱和(hé)飽和(hé)蒸汽中(zhōng),随壓力(lì)和(或)溫度(dù)變化(huà),可查表得到(dào)。濕飽和(hé)汽汽水混(hùn)合介質無表可(kě)查,無法得(dé)到密(mì)度;流體也不是(shì)單相介質(zhì),而實(shí)際使(shǐ)用中隻能(néng)按飽和汽(qì)計量(liàng),因此(cǐ)産生(shēng)誤差極(jí)大。
例如:0.7mpa、300℃過熱(rè)蒸汽的密(mì)度爲3.08kg/m³;0.7mpa的飽(bǎo)和蒸(zhēng)汽密(mì)度爲4.16k/m³;水的(de)密度爲000kg/m³;由(yóu)此可知,0.7mpa濕飽(bǎo)和汽，汽水混合介(jiè)質密度(dù)介(jiè)于(4.16~1000)kg/m³之間，當(dāng)傳感器測(cè)過熱(rè)蒸汽(qì)爲im³時(shí),流量計計(jì)量結果爲3.08kg，當傳(chuán)感器測飽和(hé)蒸(zhēng)汽爲(wèi)1m³時,流量計(jì)計量結(jié)果爲4.16kg,在這種(zhǒng)情(qíng)況下,傳(chuán)感(gǎn)器(qì)通(tōng)過1m³水而(ér)不是飽和蒸汽,流量(liàng)計計(jì)量仍(réng)是4.16kg,而(ér)不(bú)是實際的100kg。大于飽(bǎo)和蒸(zhēng)汽密度(dù)的濕飽(bǎo)和汽汽水(shuǐ)混合介質,仍按飽和(hé)蒸汽密(mì)度4.16kg/m³計算(suàn)，因爲(wèi)濕飽和汽(qì)、汽(qì)水混合介質(zhì)沒有密(mì)度表。
熱網管道除去跑冒滴(dī)漏情(qíng)況外，很大損(sǔn)耗就來(lái)自這(zhè)種情況,處(chù)理不好(hǎo)管損能達到(dào)25%~-30%。若供(gòng)熱管道末端有不間(jiān)斷用(yòng)汽的大用(yòng)戶(hù),此(cǐ)情況可避免。
3.壓(yā)損對計量(liàng)的影響
在熱網(wǎng)管道中有很多(duō)閥門(mén)和減壓閥(fá)，它(tā)們(men)都能改變(biàn)管道壓力。渦街(jiē)流量計不是質量流(liú)量(liàng)計,，它計量蒸汽質量取決于管(guǎn)道(dào)流速(sù)和蒸(zhēng)汽密度,而密度(dù)由壓(yā)力決(jué)定,改(gǎi)變(biàn)壓力就(jiù)是改(gǎi)變密度,在(zài)剛開啓閥門時(shí)還改變管(guǎn)道流(liú)速,這幾種情況都會使計量産生誤差。
例如:供(gòng)熱管道(dào)飽和蒸(zhēng)汽壓(yā)力爲0.8mpa,密度爲4.655kg/m³,1m³體(tǐ)積質(zhì)量爲(wèi)4.655kg;當經過減壓閥(fá)或閥門後(hòu)壓力減爲(wèi)0.2mpa,密(mì)度爲1.65kg/m³,1m³體(tǐ)積質量(liàng)爲(wèi)1.65kg;1m³體積比未(wèi)減壓(yā)時少(shǎo)計量3kg。 因此(cǐ)，爲保證計(jì)量正确，流(liú)量計(jì)前閥門要(yào)全開,減壓(yā)閥(fá)放(fàng)在流(liú)量計(jì)之後(hòu)。
4.安裝(zhuāng)
渦街流量(liàng)傳感器要安裝在被測介質的(de)管道上，管道(dào)内(nèi)要充滿介質,傳(chuán)感器前後(hòu)直管(guǎn)段、管(guǎn)道與法蘭(lán)的氣割、電焊嚴(yán)格按(àn)要求安裝(zhuāng)，并确保管(guǎn)道内(nèi)流體(tǐ)經(jīng)過傳感(gǎn)器時(shí)平穩(wěn),不能出(chū)現任何攪亂(luàn)平穩流體、幹(gàn)擾(rǎo)傳感器産(chǎn)生的(de)渦流情況,否則将影(yǐng)響(xiǎng)計量精(jīng)度(dù)。
5.大口徑大流(liú)量傳感器的正(zhèng)确性
對(duì)大口徑(jìng)傳感器的檢定，由于(yú)受(shòu)現有檢(jiǎn)定裝(zhuāng)置檢定能(néng)力的(de)限制(zhì),隻能(néng)在小(xiǎo)流量(liàng)(低流(liú)速)下進(jìn)行檢定(dìng),大流(liú)量(高(gāo)流速)下無(wú)法進(jìn)行檢(jiǎn)定，這樣大流量(liàng)隻有在(zài)實(shí)際使用中發現問題(tí)。由于受技術、生(shēng)産工藝(yì)和檢測(cè)手段等方面的(de)限制(zhì),有些廠家的傳感器(qì)在35m/s時就丢漏脈沖，流(liú)量(流速(sù))越大,丢漏脈沖越多。出現此種情(qíng)況，每(měi)天誤(wù)差和(hé)每月(yuè)累計(jì)損失蒸汽(qì)将很大。
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