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西安三聯測控技術有限公司
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渦街流量計七大要素分析及故障分析

時間:2025/2/17閱讀:503
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渦街流量計的工作原理


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

西安三聯測控歸總了關于渦街流量計使用選型中重要的七大因素:




 流量范圍

??應將常用流量控制在渦街可測范圍的中上部:由于渦街下限流量的測量容易受管道振動的影響,應盡量避開低下限的測量。
??流量范圍超出渦街流量計可測范圍時,可采取縮徑或擴徑的方式,但應注意:
  •     ①儀表縮擴徑不宜過大,縮徑后流速提高,增加了阻力和背壓,擴徑則容易出現空穴現象;
  •     ②在直管段允許的情況下,應選擇“變徑頭+直管段",以保證流體的穩定測量;
  • 流量范圍的選擇還應考慮雷諾數是否在正常范圍內。
??渦街流量計不適宜測量脈動流:
管路系統中如有羅茨式鼓風機、往復式水泵等動力機械設備時,會產生較強脈動,如脈動頻率處在渦街頻率帶內將產生測量誤差,脈動嚴重時甚至不能形成卡門渦街。


管道口徑及測量精度

??管道口徑:渦街流量計按照安裝方式的不同,可以分管道式和插入式安裝。對于管道式來說,管道口徑和大多數其他流量計一樣,最小的是DN15,最大的話,則是可以到達DN300。如果需要更大的口徑的話,可以選擇插入式安裝,常規口徑范圍最大可以到達DN2000,DN2000以上口徑則按照協議供貨。

??測量精度:渦街流量計的精度也有好幾個等級,而且是按照測量介質來分的。管道式的渦街流量計,如果是測液體的話,測量精度可以達到1.0級,測氣體的話,精度可以達到1.5級。如果是插入式的渦街流量計,精度可以達到1.5級和2.5級。


介質溫度及公稱壓力

??介質溫度:通常來說,分為三個范圍: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)。如果現場介質溫度更高的話,比如說一些過熱蒸汽,可以用孔板流量計來測量。


??公稱壓力:主要是按照安裝方式來分,市場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

??供電電源:按照目前市場上需求,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。




安裝環境


依據渦街流量計的用途選取渦街信號輸出方式,主要有以下幾種:
①當被測介質為可壓縮性流體,且現場介質溫度、壓力變化較大時,建議采用帶脈沖信號遠傳的渦街傳感器并配帶溫壓補償的流量積算儀、壓力變送器、溫度變送器;
②流量計安裝在環境較好的室內又無需信號遠傳,只需在現場讀取流量值,且流量計安裝位置便于操作及數據的讀取,建議用戶選數字型渦街流量計;
③當流量計的安裝環境較差,或安裝位置不便于現場讀取流量值,或集中管理的情況下,建議采用輸出脈沖信號的傳感器并配流量積算儀,或帶4~20mA標準電流輸出的渦街變送器;
④當需現場觀測流量同時又要遠傳信號的情況下,建議選用數字型同時帶4~20mA輸出的渦街變送器;
⑤當無需現場讀取,只遠傳輸出標準信號的情況下,建議選用帶4~20mA標準電流輸出的渦街變送器。

防護等級

??渦街常用的IP防護等級有IP65、IP67、IP68等。

   ①IP65代表防止灰塵侵入及阻止噴水的防護;

   ②IP67代表防止灰塵侵入及短暫淹沒的防護;

   ③IP68代表防止灰塵侵入及持續淹沒的防護。
??一般情況下,應根據渦街的安裝位置選擇合適的IP防護等級:

   ①安裝在室內,選用IP65即可;

   ②安裝在室外地面以上的位置,選用IP65以上的防護等級;

   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;
??一些易燃易爆場合應選用防爆型渦街流量計。


溫壓補償

渦街流量計是否需要溫壓補償,要看實際需要,如果工況偏差不大或要求不高,就不必進行溫壓補償。如果需要精確計量,就需要進行補償。
補償一般采用現場安裝壓力、溫度傳感器,將壓力、溫度、流量數據接至積算儀或上傳至DCS系統進行計算得到標況流量。
  ①測量氣體時,需要溫度壓力同時補償。氣體一般都以標準狀況體積流量結算,因為氣體的體積流量溫度或壓力變化時,流量都會改變;
  ②測量過熱蒸汽時,需要溫度壓力同時補償。蒸汽一般都以質量流量結算,因為溫度或壓力有任何一個發生變化,蒸汽的密度會發生改變,質量流量也隨之改變;

渦街流量計常見的故障

      ①指示長期不準;②始終無指示;③指示大范圍波動,無法讀數;④指示不回零;⑤小流量時無指示;⑧大流量時指示還可以,小流量時指示不準;⑦流量變化時指示變化跟不上;⑧儀表K系數無法確定,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計選型之后由于工藝條件變動,使得選擇大了―個規格,實際選型應選擇盡可能小的口徑,以提高測量精度,這方面的原因主要同問題①、③、⑥有關。比如,一條渦街管線設計上供幾個設備使用,由于工藝部分設備有時候不使用,造成目前實際使用流量減小,實際使用造成原設計選型口徑過大,相當于提高了可測的流量下限,工藝管道小流量時指示無法保證,流量大時還可以使用,因為如果要重新改造有時候難度太大.工藝條件的變動只是臨時的。可結合參數的重新整定以提高指示準確度。

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

      3、參數整定方向的原因。由于參數錯誤,導致儀表指示有誤.參數錯誤使得二次儀表滿度頻率計算錯誤,這方面的原因主要同問題①、③有關。滿度頻率相差不多的使得指示長期不準,實際滿度頻率大干計算的滿度頻率的使得指示大范圍波動,無法讀數,而資料上參數的不一致性又影響了參數的最終確定,解決辦法是確定參數重新標定。

      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,量程設定有個別位顯示壞,K系數設定有個別位顯示壞,使得無法確定量程設定以及K系數設定,這部分原因主要向問題①、②有關。通過修復相應的故障,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,仔細檢查,有的接頭實際已松動造成回路中斷,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。

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

      7、由于二次儀表平軸電纜故障造成回路始終無指示。由于長期運行,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,動作不靈,通過調整表頭并重新固定,問題相應解決。

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

      10、由于現場調校不好,或者由于調校之后的實際情況的再變動。由于現場振動噪聲平衡調整以及靈敏度調整不好.或者由于調整之后運行一段時間之后現場情況的再變動,造成指示問題、這部分原因主要同問題④、⑤有關。使用示波器,加上結合工藝運行情況,重新調整。


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