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技術(shù)文章

渦街流量計與節(jié)流式差壓流量計相比
1)渦街流量計的優(yōu)點 與節(jié)流式差壓流量計相比，渦街流量計有如下優(yōu)點。 ① 結(jié)構(gòu)簡單、牢固、安裝維護方便。無需導壓管和三閥組等，減少泄露、堵塞和凍結(jié)等。 ② **度較高，一般為±（1～1.5）％R。 ③ 測量范圍寬，合理確定口徑，范圍度可達20:1。 ④ 壓損小，約為節(jié)流式差壓流量計的1/4～1/2。 ⑤ 輸出與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移。 ⑥ 在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出頻率不受流體物性（密度、粘度）和組成的影響，即儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀、尺寸有關(guān)。 （2）渦街流量計的局限性 ① 對管道機械振動較敏感，不宜用于強振動場所。 ② 口徑越大，分辨率越低，一般滿管時流量計用于DN400以下。 ③ 流體溫度太高時，傳感器還有困難，一般流體溫度≤420℃。 ④ 當流體有壓力脈動或流量脈動時，示值大幅度偏高，影響較大，因此不適用于脈動流。 （3）節(jié)流式差壓流量計優(yōu)點 ① 節(jié)流式差壓流量計中的標準孔板結(jié)構(gòu)易于復(fù)制，柴油流量計，性能穩(wěn)定可靠，價格低廉。無需實流校準就可使用，這在流量計中是少有的。 ② 適用范圍廣泛。既適用于全部單相流體，也可測量部分混相流，如氣固、汽液、固液等。 ③ 高溫渦街流量計口徑和小流量均適用。 ④ 對振動不敏感，抗干擾能力特別優(yōu)越。 （4）節(jié)流式差壓流量計局限性 ① 測量**度在流量計中屬電磁流量計等水平。由于眾多因素的影響錯綜復(fù)雜，**度難以提高。 ② 范圍度窄，由于儀表信號（差壓）與流量為平方關(guān)系，一般范圍度僅3:1～4:1。 ③ 現(xiàn)場安裝條件文丘利渦街流量計如需較長的直管段（指孔板、噴嘴），一般難以滿足。 ④ 節(jié)流裝置與差壓顯示儀表之間引壓管線為薄弱環(huán)節(jié)，易產(chǎn)生泄露、堵塞及凍結(jié)、信號失真等故障。 *近幾年發(fā)展起來橢圓齒輪流量計一體型節(jié)流式差壓流量計，雖然仍有引壓管線，但長度不足1m，因而減小了這方面的缺陷。 ⑤ 壓損大（指孔板、噴嘴）。 3.1.9 蒸汽相變對流量測量的影響 水蒸氣顧名思義是氣相，但在一定條件下會變?nèi)細饬髁坑嬒?；飽和水蒸氣中的水滴本是液相，但在一定條件會被蒸發(fā)變成氣相。這是蒸汽質(zhì)量流量測量中常常碰到的汽水相變。 在推導式質(zhì)量流量計中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是蒸汽密度的求取，蒸汽相變發(fā)生后，就使得通常由蒸汽溫度壓力求取其密度的關(guān)系發(fā)生變化流量傳感器須認真對待。 （1）氣相變液相 過熱蒸汽在經(jīng)過長距離輸送后，往往會因為熱量損失、溫度降低，使其從過熱狀態(tài)進入飽和狀態(tài)，甚至部分蒸汽冷凝出流量儀表而變成水滴。這些水滴對流量測量結(jié)果究竟有多大影響，下面舉例說明。 有一常用壓力為1.0MPa 的過熱羝?，其流琳n猶m，假設(shè)經(jīng)長距離流量表送后有10％qm冷凝成水滴，令其為qm1，而保持氣態(tài)的部分為qms，從定義知，此時濕蒸汽的干度為 X＝ （3.22） 由于采用溫壓空氣流量計，所以按照臨界飽和狀態(tài)查表，得到此時的蒸汽（干部分）密度為ρs＝5.6808kg/m3，，查水密度表知此時水滴的密度為ρL＝882.47 kg/m3，顯然水滴與蒸汽干部分的體積流量為 qvl=qm流量計廠 (3.23) qvs=qms/ρ2 (3.24) 式中 qv1――水滴的體積流量，m3/s； qvs――蒸汽干部分的體積流量，m3/s。 測量蒸汽流量表 由定義知，蒸汽干部分體積流量占濕蒸汽總體積流量qv之比Rv為 Rv= (3.25) 因為 （3.26） 所以 Rv= (3.27) 測量氣體流量計 在該例中，Rv=99.93%，由此可見，在濕蒸汽中，水滴所占的體積比可忽略不計。 ① 選用渦街流量計時濕度對測量結(jié)果的影響。渦街流量計的輸出僅與流過測量管流量計成正比，在測量濕飽和蒸汽時，水滴對渦街流量計輸出的影響可忽略,故可認為，渦街流量計的輸出完全是由濕蒸汽的干部分所引起。而干部上海流量計，無論是壓力補償或溫度補償，都可較**地查出。 蒸汽計量地結(jié)果往往作為供需雙方經(jīng)濟結(jié)算地依據(jù)。如果雙方約定按蒸汽干部分結(jié)算費用，冷凝水不收費，則在本例中相變對測量的影響微不足道，可以忽略。如蒸汽流量計凝水也按照蒸汽一樣收費，則渦街流量計的計量結(jié)果偏低值為1－X。 ② 選用孔板流量計時濕度對測量結(jié)果的影響。從GB/T2624-1993標準知[1>，孔板流量天然氣流量計汽質(zhì)量流量時有式（3.1）。 當過熱蒸汽熱量損失而脫離過熱狀態(tài)后，只可能出現(xiàn)兩種情況。一種是進入臨界飽和狀態(tài),另一種是進入過飽和狀態(tài)。如果進入臨界飽和狀態(tài)，從理論上講，流量計不會因此而增氣體流量計誤差，因為在式（3.1）中，根據(jù)蒸汽壓力查出的р1與實際密度是相符的。如果進入過飽和狀態(tài)，情況就復(fù)雜了。 一般認為，蒸汽干度較高（蒸汽流量計95％）時流體表現(xiàn)為均相流動。溫壓補償可按通常方法進行；但出現(xiàn)一定誤差。在式（3.1）中，р1是實際流體濕飽和蒸汽的密度，其值比臨界飽和狀態(tài)的大，而且干度越低密度越大。而人們根柴油流量計出的是臨界飽和狀態(tài)的密度，比實際密度小，所以質(zhì)量流量計結(jié)果出現(xiàn)負誤差。在濕度不進行測量的情況下，X是未知數(shù)，因此，測量結(jié)果偏低多少是個未知數(shù)。 在蒸汽干度較低（X≤95％）時，管道中的流體出現(xiàn)分層流動，產(chǎn)生誤差更大。 （2）濕飽和蒸汽變成過熱蒸汽 濕飽和蒸汽變成過熱蒸汽，一般發(fā)生在濕飽和蒸汽突然較大幅度減壓，流體出現(xiàn)絕熱膨脹時。 ① 相變過程。濕飽和蒸汽中的蒸汽和水滴，處于汽液相平衡狀態(tài)，在壓力突然降低而低于平衡壓力時，水滴部分蒸汽，同時從液相和氣相中吸收汽化熱，使汽液相溫度降低。如果溫度降低得不多或蒸發(fā)前濕度較高，就會使溫度迅速降低到與新的壓力所對應(yīng)的飽和溫度，建立新的平衡。這時蒸汽仍為濕飽和蒸汽。如果壓力降低得很多或蒸發(fā)前濕度較低，則因水滴蒸發(fā)而使溫度降低后仍高于新的壓力所對應(yīng)得飽和溫度，則蒸汽變?yōu)檫^熱狀態(tài)[5>。 ② 蒸發(fā)對流量測量的影響 a. 上述蒸發(fā)發(fā)生后得到的兩種結(jié)果，前一種對補償無影響，僅僅是蒸汽中的干部分增加，蒸汽流量計干度相應(yīng)增大。 b. 如果蒸發(fā)發(fā)生后，蒸汽變?yōu)檫^熱狀態(tài)，而流量計又恰巧安裝在減壓之后的管道上。這時對流量計的影響分以下三種情況。 設(shè)計時已經(jīng)考慮到蒸汽變?yōu)檫^熱狀態(tài)，或處于何種狀態(tài)難以確定，或有時是過熱狀態(tài)有時是飽和狀態(tài)，所以采用溫壓補償，則上述相變對測量結(jié)??無影響。 設(shè)計時按飽和蒸汽考慮，而且采用壓力補償，則上述相變將帶來較小的誤差，即過熱蒸汽溫度同飽和溫度之差所對應(yīng)的密度差造成的補償誤差。 設(shè)計時按飽和蒸汽考慮，但采用溫度補償，則將過熱蒸汽溫度當作飽和溫度去查密度表。一般會引起較大的誤差。 ③ 舉例。有一化工廠[5>，鍋爐房供飽和蒸汽，氣體流量計并根據(jù)各用戶中蒸汽壓力妖氣值*高的一個決定鍋爐供汽壓力為1.0MPa，蒸汽流量計多數(shù)用戶在蒸汽總管進裝置時先經(jīng)減壓閥減壓。先從圖3.12所示的一個實例著手進行分析。 圖3.12蒸汽減壓和流量測量示意 用作進入裝置蒸汽計量的渦街流量計安裝在減壓（穩(wěn)壓——閥之后。原設(shè)計按飽和蒸汽考慮，采用溫度補償。經(jīng)減壓，蒸汽總管帶入的水滴蒸發(fā)完后汽溫仍高于飽和溫度，呈過熱狀態(tài)，現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)如圖所示。這是流量二次表按照所測量到的溫度t2＝162.4℃查飽和蒸汽密度表，得р2＝3.4528kg/m3，而按照t2和p2兩個測量值查過熱蒸汽密度表，氣體流量計得密度р2′＝2.6897kg/m3,所以質(zhì)量流量計算結(jié)果出現(xiàn)28.37％的誤差,即 δmt = 在本例中，如果采用壓力補償，則根據(jù)p2=0.42MPa的信號查飽和蒸汽密度表，應(yīng)得到р″2＝2.7761kg/m3，則補償誤差為 δmp= ⑤ 解決辦法 a. 將總蒸汽流量計安裝在減壓閥之前。由于上述蒸汽未經(jīng)減壓時，確屬飽和蒸汽，所以，將流量計安裝在減壓閥之前，按飽和蒸汽補償方法處理，可保證測量**度。 b. 如果流量計只能安裝在減壓閥后面，氣體流量計則可增裝一臺壓力變送器，進行溫壓補償。 蒸汽流量計