渦街流量計在用作蒸汽流量測量時產生誤差的原因分析

  渦街流量計普遍用在工況中測量液體、氣體流量常用工具，是屬于新型的一類流量計，但其發展迅速，目前已成為通用的一類流量計。智能渦街流量計是在流體中安放一根非流線型游渦發生體，流體在發生體兩側交替地分離釋放出兩串規則地交錯排列的游渦的儀表。在工業生產過程中對于蒸汽流量的測量有多種類型的儀表可以選擇，其中渦街流量計就是較為常見的一種，它通常被用作計量蒸汽的流量。下面筆者以渦街流量計為例，結合自己近幾年現場校驗儀表的經驗，介紹渦街流量計及其配套儀表在安裝和使用中常出現的問題以及解決辦法。

渦街流量計
 
一、現場安裝中容易出現的問題
1.渦街流量計上、下游直管段的長度不夠引入誤差*，渦街流量計安裝對直管段的要求是非常嚴格的，國內外各個廠家的技術資料對渦街流量計上、下游直管段都有明確要求，然而很多現場不能滿足所需直管段長度的要求，例如管徑較大的管道等，從而給渦街流量計的測量帶來了很大的附加誤差。
 
針對上述情況，可采用在渦街流量計上游加裝流動調整器的辦法，來消除上游阻流件產生的渦街和流速分布畸變的影響。單板式流動調整器的漩渦消除能力和速度分布恢復能力較強，壓力損失較小，其孔徑是固定的，因而備受制造廠和用戶的青睞。
 
2.壓力補償儀表安裝不規范引入誤差
在壓力變送器的安裝現場，為了維修方便，壓力變送器安裝地點與取壓點往往不在同一高度，這樣，引壓管中的冷凝水就會對壓力測量帶來影響。圖1為4種常見的形式，其中：Ps為蒸汽壓力，Pa；ρ為冷凝水密度，kg/m3；P0為變送器壓力輸入口處實際壓力，Pa；h為高度差，m；g為重力加速度，m/s2。
 
渦街流量計的壓力變送器引壓管中冷凝水液柱高度對壓力測量的影響通常可以用以下兩種方法校準。
 
（1）在壓力變送器中進行校準。這種方法的實質是對壓力變送器的零點進行遷移。一般的壓力變送器都帶HART協議，可采用手持終端將測量范圍進行調整，從而達到消除液柱高度差帶來的影響。然而，對于非智能的或不帶HART協議的壓力變送器上述辦法很難實現，相比之下，在二次儀表中作校準成為一種很受歡迎的方法。
 
（2）在流量顯示儀表中進行校準。這里說的二次儀表不僅包括普通二次儀表也包括流量演算器、DCS等，可采用在二次儀表中對壓力的量程進行遷移以達到目的。
 
3.現場工礦條件不理想引入的誤差
渦街流量計一個大的局限性就是對管道機械振動較敏感，不宜用于強振動場所，容易受周圍環境干擾的影響。往往很多安裝人員忽略了這一點，安裝在風機、空壓機等動力設備旁邊，這些設備運行時都有不同程度的振動，這些振動都有可能讓渦街流量計有額外的輸出。工頻干擾也是一個不容忽視的問題，如變頻器的干擾。
 
針對上述情況可采用減振措施，可在傳感器上、下游，分別設置防振管支架并加裝防振墊，如果還不能達到效果，可采取：（1）現場進行檢查，檢查一次儀表和二次儀表有沒有按規定屏蔽和按規定接地。（2）如果接地和屏蔽都已做到，還是有小流量，可采用調整一次儀表的觸發電平（TLA），將幅值小的干擾進行濾除。如果小流量處于某一恒定值左右，可采用在二次儀表中進行適當的小信號切除，從而消除干擾帶來的誤差。
 
二、二次儀表參數設置錯誤
 
1.誤把常溫條件下的K系數當做工礦條件下的K系數
很多人錯誤地認為渦街流量計送法定計量檢定機構檢定后證書中所給的K系數就是儀表的K系數，其實不然。根據JJG1029-2007《渦街流量計》檢定規程的要求，渦街流量計的儀表K系數是通過液體或氣體流量標準裝置在常溫、常壓條件下標定后確定，所以檢定證書中所給的K系數不能代表儀表工作時的K系數。因為當渦街流量計測量高溫（例飽和蒸汽、過熱蒸汽、熱水等）介質時，儀表的表體（測量管）和發生體都處在高溫介質中，進而影響渦街流量計的儀表系數K，所以測量高溫介質時應該對儀表系數K進行修正。其溫度修正系數為
 
Et=〔1+（2a0+ax）（t-t0）〕-1
 
式中：a0——渦街流量計表體材料的膨脹系數，（℃·mm）-1；ax——發生體材料的膨脹系數，（℃·mm）-1；t——流體溫度，℃；t0——實驗室標定時流體的溫度，℃。
 
如果表體和發生體采用同種材料，則
 
Et=[1+3a（t-t0）]-1
 
式中：a——表體、發生體材料的膨脹系數，（℃·mm）-1。
 
對儀表系數進行溫度修正后，有
 
K=EtK0
 
式中：K0——實驗室標定獲得的平均儀表系數。
 
2.顯示儀表（流量積算儀）中的參數設置錯誤
一般的渦街流量計積算儀都有手動溫度、壓力補償項，設置該項的目的主要是為了在溫度、壓力測量出現異常數值時作為恒定補償來計算蒸汽密度，而這兩項參數許多人任意設置，更有人甚至不裝溫壓補償儀表，采用固定補償來測量蒸汽。而當溫壓補償儀表損壞或出現故障時，儀表人員不能及時的發現或處理使得儀表所測流量與實際流量偏差較大，從而影響測量準確度。建議該兩項參數的設置應根據管道中常用的實際壓力、溫度值進行設置。