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分析涡街流量计在测量过程中影响测量数据准确

来源:红器自控(江苏)有限公司 时间:2021-07-03

在石化企业监测化工装置生产过程中,流量是监测的重要参数,是保证装置安全、高效、稳定运行的重要手段。简要介绍了涡街流量计的特点,分析了涡街流量计在测量过程中易出现影响测量数据准确性的原因,并对其进行了改进,以提高其测量精度。
引言
计量是石油化工企业的“眼睛”,计量就是计效益。在石油化工行业加强物料管理、能源管理、进行物资交接、贸易结算、经济核算、效益分析与评价等方面,气体流量的测量具有重要意义。所以,现代石油化工企业对流量计量的要求越来越高。
涡街流量计的特点。
旋涡式流量计结构简单、牢固,适用于多种流体类型,具有较高的测量精度和**的测量范围,在石油化工企业中,它主要用于气体、液体、蒸汽等多种介质的流量测量。该方法具有压力损失小、范围大、精度高的特点,几乎不受介质密度、压力、温度、粘度等参数的影响。机械部件无动,所以可靠性高,维护量少,仪器参数可以长期稳定。旋涡流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃范围内工作。可以使用模拟标准信号,也可以使用数字脉冲信号。
旋涡流量计是根据卡门旋涡原理测量管道内流体流量的新型流量计。由于具有较好的介质适应性,不需要温度压力补偿即可直接测量蒸气、空气、气体、水、液等工况体积流量,并配有温度、压力传感器,可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。有如下几个特征:
(1)无活动件,可靠性高;(2)测量范围宽,一般范围可达目的10:1以上;(3)输出为脉冲频率信号,其频率与被测流体的实际体积流量成正比,与流体的组成、密度无关;(4)结构简单,安装方便,维护费用低;(5)可应用于液体、气体、蒸汽的流量测量;(6)整体精度较高。
2、工作原理。
旋涡流量计是运用流体力学中的卡门涡街原理制成的一种流体振动流量计。如果在流体流动的管道中放置一个非流线型对称形状物体(涡街流量传感器中称为漩涡发生体),当流体绕过漩涡发生体时,就会出现附面层分离,在漩涡发生体下流双侧形成两列交替的旋涡,即卡门涡街。当流量(雷诺数)一定范围内,涡流的分离频率与通过涡街流量传感器时流体的体积流量成正比。
3、影响准确性的因素分析和处理方法。
电涡街流量计由于其结构和测量原理的特点,由于测量介质、脉冲干扰、管道振动、安装方式及流体状态等因素的影响,其测量精度较高。
3.1测量介质。
旋涡式流量计主要用于单相流体测量,当两相流动出现时,测量结果会有明显的偏差。如测量过热蒸汽时,若流量阻力损失过大或管道保温不良,会引起过热蒸汽温度迅速下降,使蒸汽由过热到饱和,出现凝结水。因为冷凝水的密度远大于蒸汽密度,所以涡街流量计测量的蒸汽流量要明显减小。针对这种情况,应采取易液化气体介质加压或保温措施,及时监测介质温度和压力,防止气液两相流动的出现。
3.2脉冲干扰。
旋涡式流量计在左近存在与其测量交叠脉冲信号的变频器、电机等设备时,容易受到外界干扰信号笼盖或叠加被测信号,以致流量计无法进行准确计量。此时要做好流量计接地和屏蔽保护。影响信号的噪声源还可以控制,如对变频器、电机电缆加金属套管进行屏蔽、远离噪声源安装流量计、流量计与噪声源之间增设T形管、90度弯头、多孔消音器等管件,这些方法都可以在一定程度上降低噪声的影响。
3.3管路振动
旋涡式流量计实质上是流体振动式流量计,一般人对机械振动特别敏感。因为涡街流量计的输出脉冲与流速成正比,涡街升力的检测精度与流速平方和被测流体的密度成正比,因此涡街流量传感器在小流量时,涡街流量传感器信号频率低且幅值小,受管道振动扰动的影响严重,输出脉冲误差大;随着流量的增大,涡街流量传感器信号的幅值增大,涡街流量传感器信号的频率变化较小,而输出脉冲误差较小。
旋涡式流量计安装位置发生管道振动时,可采用下列方法:(1)增加管道固定支架,限制管道振幅;(2)调整仪表电路的设定状态,力求排除振动的影响;(3)如不能达到以上,则可根据涡街流量计对不同方向的抗振能力的不同,在安装管线上的流量计方向以X-Y-Z三维坐标表示。为管道中线方向,即流量计的进出口方向;Z为流量计柱体轴向;Y是与流量计柱体在垂直于管道中心线轴向垂直的方向,也是涡街流量计横向力作用的方向。流量计抗振能力在Z方向与Y方向不同。观测或测量管道主振动方向,转动流量计,直至Z轴与该主振动方向重合,使仪器处于该方向。这种方法可以*大限度地减小管道振动对测量的影响。
3.4流体条件。
流速仪正常工作流体条件:①湍流速度分布充分发展,无旋涡,速度轴对称;②单相流体充满圆管;③稳定流动;④牛顿流体。
在使用过程中,若偏离这些条件,流速场中往往很难得到满足,具有充分发展的湍流速度分布、无旋涡、速度轴对称分布和定常流等特性,在现场流体流动特性中往往难以满足,因此在现场使用时必须密切注意流动特性。
对精确流体有影响的原因:流速分布和旋转流失真。流量分布失真和旋转流对流量计特性的影响因工作原理不同而不同,有些非常严重,有些则没有太大影响。一般来讲,推理式流量计(差压、涡轮、涡街、超声、电磁等)都要受影响,而容积式流量计不受影响。
中非定常流并不多见,而非定常流可以分为周期脉动和随机脉动两类。内燃机、泵、风机等出口的流动均可见周期波动,而流动受阻流件和管道系统的干扰,一般都存在随机波动。到目前为止,还没有明确规定流量要求的定常流条件的量化指标。在流量检测上,满足上下游直管段所需的作业空间,增加多孔导流装置,并保证安装线与流量计管径中心线对齐,并且没有凸出物(如安装的垫片),从而有效避免非定常流的出现。

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