渦街(jiē)流量計(jì)選型中測量上(shàng)/下限核算
多年(nián)工程(chéng)實(shí)踐證明(míng),選型是用(yòng)好渦街流(liú)量(liàng)計 的關(guān)鍵環(huán)節,而選型過程中(zhōng)對(duì)于測(cè)量上/下限(xiàn)的核(hé)算則(zé)是重要基(jī)礎,抓住了(le)這一(yī)基礎環節(jiē),該流(liú)量計不失爲一(yī)種性(xìng)能(néng)卓越的流量計。選(xuǎn)型過(guò)程中,首先是根(gēn)據工(gōng)藝要求選(xuǎn)擇(zé)正确的口徑(jìng)規格(gé),以确(què)保流體流量介于所需精(jīng)度(dù)等(děng)級下、流量(liàng)計的最大(dà)及(jí)最(zuì)小流量測量限之内;因爲線性度與(yǔ)測量範圍及雷諾數(shù)相關,流(liú)體的雷諾數不可超限(xiàn);渦街流量計爲(wèi)速度式流量計(jì),應采(cǎi)用工(gōng)況流(liú)速進(jìn)行測(cè)量範(fàn)圍的性(xìng)能對比(bǐ)。 一、渦(wō)街流(liú)量計(jì)測量下限(xiàn)的核(hé)算 對于(yú)渦街流(liú)量計(jì)的測量下(xià)限,應(yīng)引起(qǐ)足夠(gòu)重視的是:當流(liú)量低(dī)于下限時(shí),渦街流量(liàng)計将(jiāng)指示(shì)爲零,已不(bú)能反(fǎn)映流量的(de)變化趨勢。因此(cǐ),在工程應用中,應考(kǎo)慮足(zú)夠低(dī)的測量下限餘(yú)量。渦街流(liú)量計(jì)的測量下限由雷諾(nuò)數、二次部(bù)件信(xìn)号處理系(xì)統的增益及抗(kàng)幹(gàn)擾能力、頻帶(dài)寬度、抗震性能(néng)認證(zhèng)指标及現場振(zhèn)動強度等因素(sù)共同(tóng)制約,必須(xū)對上(shàng)述因(yīn)素分别進(jìn)行核(hé)算,并(bìng)将(jiāng)核算結(jié)果中(zhōng)的(de)最(zuì)大值(zhí)作爲(wèi)流量計測(cè)量下限(xiàn)使用,即實際(jì)測量下限(xiàn): 需注意,與(yǔ)其他(tā)模拟式原(yuán)理的(de)流量(liàng)計不同的是,渦街流(liú)量計(jì)是以計量漩渦(wō)數量(liàng)測量(liàng)流量,是通過(guò)信号頻率而(ér)非信号強(qiáng)度提取瞬時流(liú)量信(xìn)息,因此,常(cháng)見的通(tōng)過(guò)(4~20)ma輸人通道進行小信(xìn)号截除以(yǐ)穩定(dìng)零(líng)點(diǎn)的措施,通(tōng)常是無效的。零(líng)點的(de)穩(wěn)定,主要(yào)取決(jué)于(yú)渦街流量計的(de)抗幹擾能力。 1.雷諾數限(xiàn)制的(de)流量下限(xiàn)的核算 通常情(qíng)況下,上限流量(liàng)對應的雷(léi)諾數(shù)無需考(kǎo)慮(lǜ), 主要(yào)需對下限流量的雷諾(nuò)數進行(háng)計算,在計算結(jié)果低于制(zhì)造商(shāng)标稱(chēng)的雷諾數(shù)下限時,流量(liàng)計(jì)不可(kě)選用(yòng)。雷諾數下限(xiàn)導緻的(de)流速測量下限計算見式(1): 式中(zhōng):vminl一基于雷諾數限制的工(gōng)況流(liú)速下限(xiàn),m/s;rdmin一爲保證标(biāo)稱精度,所(suǒ)需最小雷諾數(shù);μ一流(liú)體在工況(kuàng)下的(de)動力(lì)黏度(dù),cp或mpa·s;ρ一流(liú)體(tǐ)工況(kuàng)密度(dù),kg/m3d一(yī)管道内徑,mm。 對于黏度高(gāo)于1cp的液(yè)體流量(liàng)檢測或(huò)小于dn40的(de)小口徑規(guī)格的(de)選用,應不可省(shěng)略雷諾數下限(xiàn)的核算。 由(yóu)于渦(wō)街信号強(qiáng)度與(yǔ)流體(tǐ)密(mì)度成正(zhèng)比、與(yǔ)流體(tǐ)流速的平(píng)方(fāng)成正比(bǐ),随流量(liàng)減小(xiǎo),渦(wō)街信(xìn)号的強度(dù)以二階(jiē)關系急劇減(jiǎn)弱。對于低(dī)密(mì)度(dù)流體(tǐ)(如氣(qì)體),信号更加(jiā)微弱,在(zài)小流(liú)量時需要信号處理系統(tǒng)提供足夠(gòu)的增益(yì)(放大倍(bèi)數),并且應(yīng)确保(bǎo)小流(liú)量(liàng)時(shí)的微(wēi)弱信号(hào)能夠在各類現場(chǎng)幹擾(rǎo)下依舊得(dé)以正(zhèng)确地辨識,否則(zé)會将幹擾(rǎo)信号(hào)頻率誤識爲流(liú)量信号,産生無(wú)法預(yù)計的測量(liàng)誤差(chà),導緻(zhì)測量(liàng)失敗。式(shì)(2)給(gěi)出基(jī)于信号(hào)處理系(xì)統的增益及抗(kàng)幹擾能力的測(cè)量下限(xiàn)的核算(suàn): 式中:vmin2一基(jī)于信号處理(lǐ)系統增益及(jí)系統(tǒng)抗幹(gàn)擾(rǎo)能(néng)力的流速(sù)下限,m/s;c一(yī)常數,由信号處(chù)理(lǐ)系統的增益及抗幹(gàn)擾能(néng)力(lì)共(gòng)同決(jué)定,各産(chǎn)品存在(zài)明顯差(chà)異;ρ一(yī)流體工況密(mì)度,kg/m3。 3.基(jī)于信(xìn)号處理系統的頻帶(dài)限制(zhì)導緻的流速測(cè)量下(xià)限vmin3 信号系(xì)統的低端(duān)頻響限制(zhì),直(zhí)接(jiē)限制(zhì)測量(liàng)下限,常見(jiàn)産品(pǐn)樣本分别(bié)給出各口徑規格在測量液體(tǐ)、氣體、蒸(zhēng)汽時的(de)流速下限,可直接(jiē)引(yǐn)用,但切不(bú)可與(yǔ)抗幹(gàn)擾能(néng)力确(què)定(dìng)的下限(xiàn)混淆。 4.基于抗震(zhèn)性能(néng)認證指标(biāo)及現場振(zhèn)動強(qiáng)度的流速測量(liàng)下限的(de)核算 該(gāi)方面(miàn)導(dǎo)緻的流速測(cè)量下(xià)限見式(3): 式(shì)中:vmin4一基于(yú)抗震性能認(rèn)證指标及現場管(guǎn)道振動(dòng)強(qiáng)度的(de)流速下(xià)限,m/s;v0一認(rèn)證(zhèng)時的流速下(xià)限,m/s;vif一(yī)預計的(de)現(xiàn)場管道振(zhèn)動幹(gàn)擾強(qiáng)度,g;ρ0一(yī)認證(zhèng)時的(de)流體工況密度,kg/m3;vi0一認證的(de)抗振動(dòng)幹擾強(qiáng)度性能(néng),g;ρ一現場流體工況密度(dù),kg/m3。 二、渦街流量計(jì)測量上限的核(hé)算 渦街流量計(jì)的測量上限,同時受(shòu)限(xiàn)于信号(hào)處理系統高端(duān)頻(pín)響、渦街發生(shēng)體及傳感(gǎn)器(qì)的(de)結構(gòu)承受能力(lì)、工藝要(yào)求(qiú)的壓力損(sǔn)失極限。在流量超過信号(hào)處理(lǐ)系統頻響(xiǎng)範圍上(shàng)限(xiàn)時,渦(wō)街流(liú)量計(jì)很可(kě)能出現流量越(yuè)大,指示越(yuè)小的(de)“倒走(zǒu)”現象,産(chǎn)生(shēng)難于預(yù)測的誤(wù)差。在(zài)流量超出(chū)渦街(jiē)發生體及傳感(gǎn)器的結構(gòu)承受(shòu)能力的上(shàng)限時,易出(chū)現傳感器壽(shòu)命縮短(duǎn),甚至(zhì)發生體或(huò)傳感(gǎn)器(qì)斷裂的(de)現象,威脅(xié)下遊設備的安全。 過高的流速可能(néng)導緻壓力損失(shī)超過(guò)工(gōng)藝要求的限制,影響生(shēng)産。流(liú)量計最高(gāo)壓力損(sǔn)失計算(suàn)可采用(yòng)式(4)進行(háng): 式(shì)中:△p一流(liú)量計(jì)産生的永久壓(yā)力損(sǔn)失,kpa;cd一(yī).渦街(jiē)流量計(jì)阻力系數,由(yóu)其結構決(jué)定;v一流體工況(kuàng)流速,通(tōng)常(cháng)取最(zuì)高流速,m/s;ρ流體工況密度(dù),kg/m3。 制造商(shāng)在産(chǎn)品樣本中通(tōng)常已給出各(gè)口徑規格流量(liàng)計對于液體、氣(qì)體、蒸汽(qì)的測量(liàng)上限流速,可直(zhí)接采用(yòng)。 三(sān)、其他(tā)需關注的問題(tí) 1.在對氣體進行測量範圍(wéi)核算(suàn)時,切勿混淆工況體(tǐ)積與标況(kuàng)體積,以免核(hé)算(suàn)結果嚴重偏離(lí),緻使(shǐ)流(liú)量計口(kǒu)徑規格(gé)選擇錯(cuò)誤(wù)。 2.大口徑1低流(liú)速的應用(yòng)問題(tí)。由于k系數與渦街流量(liàng)計流通管内徑成(chéng)反比(bǐ),對于(yú)相同(tóng)流速(sù),呈現口徑規(guī)格越大(dà),渦街頻率(lǜ)越低(dī)的(de)規律。在選用(yòng)dn200及以上口(kǒu)徑(jìng)規(guī)格的滿管(guǎn)式渦(wō)街(jiē)流量計(jì)時,可能出(chū)現渦街頻率與流速(sù)波動頻率(lǜ)相近甚(shèn)至相同的情(qíng)形,緻使(shǐ)渦(wō)街頻率難以正确識(shí)别,産生難(nán)以接受的測量誤差,這種情(qíng)形(xíng)出現(xiàn)的概率随口徑(jìng)規格(gé)的增大及流速的降低而(ér)升高(gāo),因此更易出現(xiàn)在大口徑(jìng)液體(tǐ)檢(jiǎn)測的應(yīng)用之(zhī)中,這正是大多數(shù)制(zhì)造商不生(shēng)産(chǎn)dn300以上規(guī)格(gé)滿管式渦街流量(liàng)計的(de)原因。在選用dn300以(yǐ)上口(kǒu)徑滿管(guǎn)式(shì)渦街流量(liàng)計時,應向(xiàng)制造商(shāng)了(le)解應(yīng)用的限制情況(kuàng)。 四、結論 以(yǐ)上僅對渦街流量計選型(xíng)過(guò)程中,上(shàng)/下(xià)限的核(hé)算提(tí)出了基本思路(lù)和方法,在(zài)實際工程應(yīng)用中,還(hái).需要工程技術(shù)人(rén)員對渦街流(liú)量計的精(jīng)度、性(xìng)價比、使用(yòng)成本(běn)、安裝(zhuāng)條件(包括(kuò)機械(xiè)振動)以及(jí)技術支持(chí)等做(zuò)更深人的分析(xī)。
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