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渦街流量計在飽和蒸汽測量中的應(yīng)用
1渦街流量計的測量原理
渦街流量計是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的。流體在管道中經(jīng)過渦街流量計時,在三角柱旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街,如圖1所示。
圖1流體卡曼渦街原理圖
設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,被測介質(zhì)流動的平均速度為v,旋渦發(fā)生體迎面寬度為d,流量計表體通徑為D,根據(jù)卡曼渦街原理,有如下關(guān)系式[1]:
f=Srv1/d=Srv/md (1)
式中 Sr——斯特勞哈爾數(shù),無量鋼;
v1——旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,m/s;
m——旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比;
v——流過旋渦發(fā)生體的流體的平均速度,
m/s。
因此可知,通過測量f就可以計算出v,從而求得管道內(nèi)的體積流量:
由式(3)可以看出,在儀表的正常工作范圍內(nèi),
即Sr為常數(shù)時,儀表系數(shù)只與旋渦發(fā)生體和表體的幾何尺寸有關(guān)。
當(dāng)旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生時,利用壓電傳感器測處于流體流向垂直的交變升力變化,將升力的變化轉(zhuǎn)換為電的頻率信號,再將頻率信號進(jìn)行放大和整形,輸出到流量積算儀,進(jìn)行累積,顯示。
2渦街流量計在飽和蒸汽測量中的應(yīng)用
2.1 系統(tǒng)方案
根據(jù)飽和蒸汽壓力、溫度和密度相對應(yīng)的關(guān)系,只需選擇壓力或溫度其中一項來對流量進(jìn)行補償計算即可?？紤]蘭州石化公司煉油裝置內(nèi)的飽和蒸汽管路都較長,壓力波動較大,適宜采用壓力補償。
LUB系列渦街流量計防爆等級為ExiaⅡCT2
～T4,它必須與已取得防爆合格證的本安關(guān)聯(lián)設(shè)備(防爆標(biāo)志:ExiaⅡC)配套組成本安防爆系統(tǒng)。如圖2所示。
2.2 渦街流量計的選型
根據(jù)用戶提供的所測飽和蒸汽的壓力(溫度)、流量范圍、管道直徑等參數(shù),選擇相應(yīng)規(guī)格的LUB系列渦街流量計。所測飽和蒸汽的流量范圍應(yīng)處于所選流量計的測量范圍內(nèi),并處于流量計的*工作范圍,即流量計量程的50～67處。對于管道直徑與流量計內(nèi)徑不一致的,可采取縮徑或擴(kuò)管的方法。
圖2 渦街流量計本安防爆系統(tǒng)
2.3 壓力補償用壓力變送器的選型
根據(jù)用戶提供的所測飽和蒸汽的壓力及壓力波動范圍,選擇適當(dāng)量程的壓力變送器。
2.4 流量積算儀的參數(shù)設(shè)置
筆者選用的FC20系列流量積算儀提供了12種流量補償算法,基本可滿足各種測量介質(zhì)的流量補償計算,可顯示瞬時流量和累積流量等參數(shù),并
且可輸出標(biāo)準(zhǔn)模擬信號供控制和記錄,還提供標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)RS-485串行通訊接口。
要使用流量積算儀的飽和蒸汽的壓力補償算
法,就需要*入流量積算儀的參數(shù)設(shè)置狀態(tài),選擇飽和蒸汽壓力補償模式,設(shè)置流量單位為千克每小時,流量輸入模式為頻率信號,壓力輸入模式為4～20mA,然后輸入K值以及壓力上下限值。
2.5 安裝
a)渦街流量計應(yīng)盡量安裝在遠(yuǎn)離振動源和電磁干擾較強的地方,當(dāng)管道較長或有可能發(fā)生振動時,必須采用加裝管道支撐物等減振方法,減少管
道受振動的影響。
b)渦街流量計對安裝點上下游直管段的小長度要求根據(jù)現(xiàn)場情況各不相同,如圖3所示。
圖3渦街流量計安裝對上下游直管段長度的要求
c)渦街流量計對安裝點上下游配管的直徑偏差和同軸度等有相應(yīng)要求,配管內(nèi)徑d與儀表的通徑
D相同,滿足0.95D≤d≤1.1D;配管與流量計同心,同軸偏差應(yīng)不大于0.05D;流量計與法蘭之間的密封墊不能凸入管道內(nèi),其內(nèi)徑可比流量計內(nèi)徑略大。
d)壓力變送器的安裝位置應(yīng)在表前1D處。
e)流量積算儀安裝在控制室。