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一、影響因素
壓縮空氣流量計(jì)的工作原理是在流體中設(shè)置漩渦發(fā)生體,從而發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生有規(guī)則的漩渦,漩渦列在漩渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列, 產(chǎn)生一定的頻率,通過公式f=St×v/(1-1.27d/D)×d(式中:St———斯特勞哈爾數(shù),為無量綱數(shù),與漩渦發(fā)生體及雷諾數(shù)有關(guān);
v———流速;d———發(fā)生體迎面寬度;D———公稱通徑)
即可得出流速。
一般來說,壓縮空氣流量計(jì)輸出信號(hào)(頻率)不受流體物性和組分變化的影響,是指儀表系數(shù)僅與漩渦發(fā)生體形狀和尺寸以及雷諾數(shù)有關(guān)。它的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單牢固,安裝維護(hù)方便;多種類流體,液、氣、蒸汽及部分混合相皆適用;準(zhǔn)確度較高,一般達(dá)±1%R;流量范圍寬,可達(dá)10∶1或20∶1或更大;壓頭損失?。粺o零點(diǎn)漂移;價(jià)格相對(duì)便宜。缺點(diǎn)是:不適于低雷諾數(shù)Re<20000的情況,對(duì)高黏度、低流速、小口徑的使用有限制;對(duì)環(huán)境的要求較高,應(yīng)盡量杜絕有振動(dòng)的場所,且上游側(cè)需要有較長的直管段;儀表系數(shù)較低,且口徑愈大愈低。信號(hào)分辨力降低,故口徑不宜過大,一般應(yīng)用于DN15~DN300。壓縮空氣流量計(jì)在測量飽和蒸汽(以飽和蒸汽為例)質(zhì)量流量時(shí),壓力波動(dòng)、干度變化、振動(dòng)、差壓過大等因素均會(huì)影響壓縮空氣流量計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量。
二、存在的問題分析
工業(yè)現(xiàn)場常用質(zhì)量流量作為測量蒸汽流量的依據(jù),公式如下:
Qm=Qvρ (1)
式中:Qm———質(zhì)量流量,kg/h;Qv———體積流量,m3/h;ρ———流體的密度,kg/m3。
由式(1)可知,質(zhì)量流量與密度有關(guān),也就受壓力、溫度、流體種類、干度、流速等因素影響,這幾種因素直接影響流量值的正確測量。
1.干度變化
壓縮空氣流量計(jì)在測量飽和蒸汽時(shí),要求飽和蒸汽干度不低于85%。但現(xiàn)場實(shí)際情況是飽和蒸汽干度在鍋爐內(nèi)就小于,而經(jīng)管道傳送一段距離后,會(huì)出現(xiàn)干度低于85%的現(xiàn)象,它使測量值下降。
目前,用于測量蒸汽流量的流量計(jì)大部分為體積流量計(jì),首先測得體積流量,然后通過蒸汽的密度計(jì)算質(zhì)量流量,也就是假定蒸汽為*干燥。但是,蒸汽并非*干燥,如果不考慮蒸汽干度的影響,得出的數(shù)據(jù)會(huì)低于實(shí)際流量。因此,流量計(jì)的二次儀表(流量演算儀) 應(yīng)具有設(shè)置飽和蒸汽干度以及修正的功能。
但在實(shí)際工況下確定蒸汽的干度很困難。如果能夠改進(jìn)蒸汽流量計(jì)入口處的蒸汽品質(zhì),就能改進(jìn)蒸汽流量計(jì)的測量準(zhǔn)確度。
2.壓力變化大
在熱網(wǎng)管道中有很多閥門和減壓閥,它們都能改變管道壓力。壓縮空氣流量計(jì)不是質(zhì)量流量計(jì),它計(jì)量蒸汽質(zhì)量取決于管道流速和蒸汽密度,而密度由壓力決定,改變壓力就是改變密度,在剛開啟閥門時(shí)還改變管道流速,這幾種情況都會(huì)產(chǎn)生計(jì)量誤差。
在工業(yè)現(xiàn)場壓力經(jīng)常發(fā)生波動(dòng),壓力波動(dòng)會(huì)影響飽和蒸汽密度。當(dāng)壓力低于或高于標(biāo)定值時(shí),直接影響質(zhì)量流量值偏高或偏低。
3.管道及流量計(jì)震動(dòng)
壓縮空氣流量計(jì)儀表系數(shù)誤差隨管道震動(dòng)加速度的增加而變大,整體抗震性能較差。在相同管道震動(dòng)加速度條件下,無論震動(dòng)頻率如何變化,壓縮空氣流量計(jì)儀表系數(shù)誤差隨流量增大有減小趨勢,小流量下受管道震動(dòng)影響zui大。同時(shí),壓縮空氣流量計(jì)儀表系數(shù)隨管道震動(dòng)頻率的增大而減小。
管道及流量計(jì)加固不好,或流量計(jì)靠近電動(dòng)機(jī)就會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)。震動(dòng)會(huì)對(duì)壓縮空氣流量計(jì)產(chǎn)生干擾,使流量計(jì)測量值偏高或造成流量誤判。
4.流量計(jì)出口側(cè)通向大氣
壓縮空氣流量計(jì)出口側(cè)通向大氣,會(huì)出現(xiàn)前后壓差過大的現(xiàn)象,這會(huì)導(dǎo)致流速達(dá)到上限,因此不能正確反映流量變化。出現(xiàn)這種情況主要是由于零點(diǎn)漂移和引壓管布置不合理造成的。
5.流量計(jì)前后直管段安裝不符合要求
壓縮空氣流量計(jì)的安裝對(duì)其前后直管段有一定要求,如不符合要求,便會(huì)影響卡門渦街的正確形成,從而影響飽和蒸汽的測量值。如壓縮空氣流量計(jì),在管道上游安裝一個(gè)彎頭時(shí),應(yīng)在壓縮空氣流量計(jì)的上游側(cè)配置長度大于等于20D(D為流量計(jì)公稱通徑)的直管段,下游側(cè)配置長度大于等于5D的直管段。
三、問題的解決方法
1.干度低于85%
當(dāng)飽和蒸汽干度變化較大且低于85%時(shí),應(yīng)在流量計(jì)出口側(cè)(7~8)D處安裝一個(gè)濕度變送器,并根據(jù)可測數(shù)據(jù)按下式進(jìn)行修正:
V=XVg+(1-X)Vf
式中:V———濕蒸汽比容,m3/kg;X———干度,%;Vg———飽和蒸汽的比容,m3/kg;Vf———水的比容,m3/kg;(1-X)———濕度,%。
將處理后的濕蒸汽比容參與質(zhì)量流量的計(jì)算可得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。現(xiàn)在市場上的智能流量積算儀,一般只能實(shí)現(xiàn)壓力補(bǔ)償而無干度補(bǔ)償,一旦遇到干度低于85%的蒸汽(飽和)時(shí)則不能正確反映質(zhì)量流量值。采用既適用于壓力補(bǔ)償又適用于干度補(bǔ)償?shù)闹悄芰髁匡@示儀。
2.波動(dòng)的壓力
如上所述,由于飽和蒸汽對(duì)壓力、溫度、密度之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,因此,只需根據(jù)壓力變化情況對(duì)所測流量密度進(jìn)行修正(如查表分段補(bǔ)償法等),就可得到較為正確的測量值。
3.管道及流量計(jì)震動(dòng)
對(duì)于管道及流量計(jì)產(chǎn)生的震動(dòng),應(yīng)立即采取加固措施,嚴(yán)格按要求施工。若不得已要安裝在震動(dòng)較強(qiáng)的管道上,必須采取減震措施,在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置,并加防震墊。特別注意:在空壓機(jī)出口處震動(dòng)較強(qiáng),不能安裝傳感器,應(yīng)安裝在儲(chǔ)氣罐之后。
4.流量計(jì)出口側(cè)通向大氣
壓縮空氣流量計(jì)出口側(cè)直接通向大氣,流速容易達(dá)到上限值,這是由前后壓差過大造成的。此時(shí),壓縮空氣流量計(jì)因輸出模擬信號(hào)(4~20)mA或脈沖信號(hào)超限,系統(tǒng)不能正確反映測量值。因此,應(yīng)嚴(yán)格限制飽和蒸汽流速使之低于上限,或在上游側(cè)前面加整流器。在條件允許的情況下也可采用提高背壓的方法。
5.直管段安裝不符合要求
對(duì)于直管段的安裝一定要嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行,不能因?yàn)榄h(huán)境條件不允許或者施工方便隨便安裝流量計(jì)。此外,對(duì)流量計(jì)應(yīng)定期檢查校驗(yàn),并確保直流電壓源為24V,zui低也不能小于21V。
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