渦街流量計(jì)在氣體測(cè)量中影響測(cè)量精度的原因分

一、本文概述

流量是企業(yè)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù)，是保證優(yōu)質(zhì)、高效、安全、平穩(wěn)運(yùn)行和改善環(huán)境的重要手段。氣體流量的測(cè)量在環(huán)保、化工、能源等行業(yè)加強(qiáng)物料管理、能源管理，進(jìn)行物料交接、貿(mào)易結(jié)算、經(jīng)濟(jì)核算和效益分析與評(píng)價(jià)中具有重要意義。從某種意義上講：計(jì)量就是企業(yè)眼睛，計(jì)量就是計(jì)效益。現(xiàn)代企業(yè)對(duì)流量計(jì)量的要求越來(lái)越高。工業(yè)計(jì)量中常用差壓式流量計(jì)、渦街流量計(jì)、渦輪流量計(jì)和超聲流量計(jì)等作為氣體測(cè)量?jī)x表。其中渦街流量計(jì)以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、適用于多流體種類和測(cè)量精度較高且測(cè)量范圍寬、圧損小等特點(diǎn)應(yīng)用*為廣泛。本文通過(guò)對(duì)渦街流量計(jì)在氣體測(cè)量中容易出現(xiàn)影響測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的幾點(diǎn)原因分析和改進(jìn)，從而進(jìn)一步提高氣體流量測(cè)量準(zhǔn)確度。

二、工作原理與結(jié)構(gòu)

渦街流量計(jì)是在流體中安放非流線型旋渦發(fā)生體，流體在旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩列規(guī)則的交替排列的旋渦渦街。在一定的流量（雷諾數(shù)）范圍內(nèi)，旋渦的分離頻率與流經(jīng)渦街流量傳感器處流體的體積流量成正比。

三、影響準(zhǔn)確度的因素分析及解決辦法

由于渦街流量計(jì)的結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理的特點(diǎn)，渦街流量計(jì)測(cè)量精度受到振動(dòng)、脈沖干擾、測(cè)量介質(zhì)、安裝方式以及流體狀況等原因有較大的影響。

1.管道振動(dòng)

渦街流量計(jì)本質(zhì)上是流體振動(dòng)型流量計(jì)，除壓電晶體檢測(cè)式渦街流量計(jì)，其它渦街流量計(jì)對(duì)機(jī)械振動(dòng)特別敏感。由于渦街流量計(jì)輸出脈沖與流速成正比、檢測(cè)渦街的升力與流速平方和被測(cè)流體的密度成正比，所以在小流量時(shí)，渦街流量傳感器信號(hào)頻率低且幅值小，受到低頻的管道振動(dòng)干擾影響嚴(yán)重，輸出脈沖誤差大；隨著流量的增大，渦街流量傳感器信號(hào)頻率變大且幅值增強(qiáng)，受到低頻的管道振動(dòng)干擾影響減弱，輸出脈沖也隨之誤差變小。

當(dāng)渦街流量計(jì)安裝位置出現(xiàn)管道振動(dòng)時(shí)可以采取以下方法：

1.1增設(shè)管道固定支架，限制管道振幅；

1.2調(diào)整儀表電路的設(shè)定狀態(tài)，力求排除振動(dòng)影響；

1.3如以上無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)可根據(jù)渦街流量計(jì)對(duì)不同方向的抗振能力的不同，在安裝管線上的流量計(jì)方向用X-Y-Z三維坐標(biāo)表示，X是管道中心線方向，即流量計(jì)進(jìn)出口的方向；Z是流量計(jì)柱體軸向；Y是與管道中心線垂直同時(shí)與流量計(jì)柱體軸向垂直的方向，也是渦街流量計(jì)橫向力作用的方向。流量計(jì)Z方向的抗振能力*強(qiáng)而Y方向*差。觀察或測(cè)量管道的主要振動(dòng)方向，旋轉(zhuǎn)流量計(jì)，直到Z軸與此主振方向重合，把儀表固定在該方向上。盡可能減小管道振動(dòng)對(duì)流量計(jì)測(cè)量的影響。

2.脈沖干擾

渦街流量計(jì)如果附近存在與其測(cè)量脈沖信號(hào)重疊的變頻器、電機(jī)等設(shè)備時(shí)，易發(fā)生外界干擾信號(hào)覆蓋或疊加被測(cè)信號(hào)，致使流量計(jì)無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量。這時(shí)應(yīng)做好流量計(jì)接地和屏蔽保護(hù)。也可對(duì)影響信號(hào)的噪聲源進(jìn)行控制，如對(duì)變頻器、電機(jī)電纜加裝金屬套管進(jìn)行屏蔽；遠(yuǎn)離噪聲源安裝流量計(jì)；在流量計(jì)與噪聲源之間加裝T形管、90?彎頭、多孔等管件可以在一定程度上降低噪聲的影響。

3.測(cè)量介質(zhì)

渦街流量計(jì)主要對(duì)單相流體進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)出現(xiàn)兩相流時(shí)測(cè)量結(jié)果將有明顯的偏差。如測(cè)量過(guò)熱蒸汽時(shí)，如果管道保溫不好或流動(dòng)阻力損失太大，將造成過(guò)熱蒸汽溫度快速下降而使蒸汽由過(guò)熱變?yōu)轱柡停霈F(xiàn)凝結(jié)水。而凝結(jié)水的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蒸汽密度，因而，蒸汽凝結(jié)導(dǎo)致渦街流量計(jì)測(cè)量蒸汽流量明顯變小。我們應(yīng)對(duì)易于液化氣體介質(zhì)進(jìn)行加壓或保溫措施，并實(shí)時(shí)監(jiān)控介質(zhì)溫度與壓力，防止氣液兩相流出現(xiàn)。

4.流體狀況

流量計(jì)正常工作流體條件：① 具有充分發(fā)展的湍流速度分布、無(wú)旋渦、速度軸對(duì)稱分布；②充滿圓管的單相流體；③定常流。④牛頓流體[4]

流量計(jì)在使用中偏離這些條件將產(chǎn)生附加誤差，在現(xiàn)場(chǎng)流體流動(dòng)特性中的具有充分發(fā)展的湍流速度分布、無(wú)旋渦、速度軸對(duì)稱分布及定常流常是難以滿足的，它們將造成測(cè)量誤差的增大，有時(shí)增大多少難以定量確定，因此在現(xiàn)場(chǎng)使用中必須密切注意流動(dòng)特性的情況。

影響準(zhǔn)確流體原因：流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流：流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流對(duì)流量計(jì)特性的影響因工作原理而異，有的很嚴(yán)重，有的無(wú)甚影響，一般來(lái)說(shuō)，推理式流量計(jì)（差壓、渦輪、渦街、超聲、電磁等）都要受影響，而容積式流量計(jì)不受或基本不受影響。

非定常流：在現(xiàn)場(chǎng)使用中非定常流并不少見(jiàn)，非定常流可分為二大類：周期性脈動(dòng)和隨機(jī)性波動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)等出口的流動(dòng)可見(jiàn)周期脈動(dòng)，而管道中的流動(dòng)受阻流件及管道系統(tǒng)的干擾一般都存在隨機(jī)性波動(dòng)。至今還沒(méi)有明確規(guī)定流量所需要的定常流條件的定量指標(biāo)。在流量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中只是含糊地規(guī)定：管道內(nèi)的流量應(yīng)該不隨時(shí)間而變化，或?qū)嶋H上只隨時(shí)間有微小和緩慢的變化。滿足流量檢測(cè)件上下游直管段所需要的作業(yè)空間、加裝多孔導(dǎo)流裝置和保證安裝管線與流量計(jì)管徑中心線對(duì)齊，且無(wú)凸出物（如安裝的墊片）突入測(cè)量管道，可以有效避免非定常流的出現(xiàn)。

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展人們對(duì)能源的需求越來(lái)越大，能源短缺的現(xiàn)實(shí)逐步顯現(xiàn)，人們對(duì)能源管理和控制意識(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)，能源計(jì)量的準(zhǔn)確性將會(huì)愈來(lái)愈重要。通過(guò)分析影響渦街流量計(jì)在氣體測(cè)量準(zhǔn)確度的幾點(diǎn)原因，并加以改善，從而有效提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。保障工藝操作控制、加強(qiáng)效益核算管理，為企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理決策提供更加可靠的依據(jù)。