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    渦街流量計七大要素分析及故障分析

    來源:西安三聯(lián)測控技術(shù)有限公司   2025年02月17日 10:05  
    渦街流量計的工作原理


    當(dāng)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(dāng),則在流體的后面,沿兩條平行直線上產(chǎn)生整齊排列轉(zhuǎn)向相反的渦列,渦列的個數(shù)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(shù)  U:流速  d:漩渦發(fā)生體迎面寬度
    image.png
    渦街流量的結(jié)構(gòu)
    傳感器(旋渦發(fā)生體(阻流體)、檢測元件、儀表表體)+轉(zhuǎn)換器(前置放大器、濾波整形電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護罩)

    西安三聯(lián)測控歸總了關(guān)于渦街流量計使用選型中重要的七大因素:




     流量范圍

    ??應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(xiàn)空穴現(xiàn)象;
    •     ②在直管段允許的情況下,應(yīng)選擇“變徑頭+直管段”,以保證流體的穩(wěn)定測量;
    • 流量范圍的選擇還應(yīng)考慮雷諾數(shù)是否在正常范圍內(nèi)。
    ??渦街流量計不適宜測量脈動流:
    管路系統(tǒng)中如有羅茨式鼓風(fēng)機、往復(fù)式水泵等動力機械設(shè)備時,會產(chǎn)生較強脈動,如脈動頻率處在渦街頻率帶內(nèi)將產(chǎn)生測量誤差,脈動嚴(yán)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(shù)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(guī)口徑范圍最大可以到達DN2000,DN2000以上口徑則按照協(xié)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(zhì)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(zhì)溫度及公稱壓力

    ??介質(zhì)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(xiàn)場介質(zhì)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(huán)境


    依據(jù)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(dāng)被測介質(zhì)為可壓縮性流體,且現(xiàn)場介質(zhì)溫度、壓力變化較大時,建議采用帶脈沖信號遠(yuǎn)傳的渦街傳感器并配帶溫壓補償?shù)牧髁糠e算儀、壓力變送器、溫度變送器;
    ②流量計安裝在環(huán)境較好的室內(nèi)又無需信號遠(yuǎn)傳,只需在現(xiàn)場讀取流量值,且流量計安裝位置便于操作及數(shù)據(jù)的讀取,建議用戶選數(shù)字型渦街流量計;
    ③當(dāng)流量計的安裝環(huán)境較差,或安裝位置不便于現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)電流輸出的渦街變送器;
    ④當(dāng)需現(xiàn)場觀測流量同時又要遠(yuǎn)傳信號的情況下,建議選用數(shù)字型同時帶4~20mA輸出的渦街變送器;
    ⑤當(dāng)無需現(xiàn)場讀取,只遠(yuǎn)傳輸出標(biāo)準(zhǔn)信號的情況下,建議選用帶4~20mA標(biāo)準(zhǔn)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(xù)淹沒的防護。
    ??一般情況下,應(yīng)根據(jù)渦街的安裝位置選擇合適的IP防護等級:

       ①安裝在室內(nèi),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(yīng)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(xiàn)場安裝壓力、溫度傳感器,將壓力、溫度、流量數(shù)據(jù)接至積算儀或上傳至DCS系統(tǒng)進行計算得到標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)狀況體積流量結(jié)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(zhì)量流量結(jié)算,因為溫度或壓力有任何一個發(fā)生變化,蒸汽的密度會發(fā)生改變,質(zhì)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(zhǔn);②始終無指示;③指示大范圍波動,無法讀數(shù);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(zhǔn);⑦流量變化時指示變化跟不上;⑧儀表K系數(shù)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(shè)計選型之后由于工藝條件變動,使得選擇大了―個規(guī)格,實際選型應(yīng)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(guān)。比如,一條渦街管線設(shè)計上供幾個設(shè)備使用,由于工藝部分設(shè)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(shè)計選型口徑過大,相當(dāng)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(jié)合參數(shù)的重新整定以提高指示準(zhǔn)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(guān)。

          3、參數(shù)整定方向的原因。由于參數(shù)錯誤,導(dǎo)致儀表指示有誤.參數(shù)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(guān)。滿度頻率相差不多的使得指示長期不準(zhǔn),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(shù),而資料上參數(shù)的不一致性又影響了參數(shù)的最終確定,解決辦法是確定參數(shù)重新標(biāo)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(shè)定有個別位顯示壞,K系數(shù)設(shè)定有個別位顯示壞,使得無法確定量程設(shè)定以及K系數(shù)設(shè)定,這部分原因主要向問題①、②有關(guān)。通過修復(fù)相應(yīng)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(xì)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(guān)。

          6、二次儀表與后續(xù)儀表的連接問題。由于后續(xù)儀表的問題或者由于后續(xù)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(guān)。

          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(diào)整表頭并重新固定,問題相應(yīng)解決。

          9、使用環(huán)境問題。尤其是安裝在地井中的傳感器部分,由于環(huán)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(guān)。解決辦法是改用分體式流量計。

          10、由于現(xiàn)場調(diào)校不好,或者由于調(diào)校之后的實際情況的再變動。由于現(xiàn)場振動噪聲平衡調(diào)整以及靈敏度調(diào)整不好.或者由于調(diào)整之后運行一段時間之后現(xiàn)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(guān)。使用示波器,加上結(jié)合工藝運行情況,重新調(diào)整。


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