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有哪些因素影响压缩空气流量计量精度
点击次数:720 发布时间:2015-03-26

一、影响因素
压缩空气流量计的工作原理是在流体中设置漩涡发生体,从而发生体两侧交替产生有规则的漩涡,漩涡列在漩涡发生体下游非对称地排列, 产生一定的频率,通过公式f=St×v/(1-1.27d/D)×d(式中:St———斯特劳哈尔数,为无量纲数,与漩涡发生体及雷诺数有关;v———流速;d———发生体迎面宽度;D———公称通径)即可得出流速。
一般来说,压缩空气流量计输出信号(频率)不受流体物性和组分变化的影响,是指仪表系数仅与漩涡发生体形状和尺寸以及雷诺数有关。它的优点是:结构简单牢固,安装维护方便;多种类流体,液、气、蒸汽及部分混合相皆适用;准确度较高,一般达±1%R;流量范围宽,可达10∶1或20∶1或更大;压头损失小;无零点漂移;价格相对便宜。缺点是:不适于低雷诺数Re<20000的情况,对高黏度、低流速、小口径的使用有限制;对环境的要求较高,应尽量杜绝有振动的场所,且上游侧需要有较长的直管段;仪表系数较低,且口径愈大愈低。信号分辨力降低,故口径不宜过大,一般应用于DN15~DN300。压缩空气流量计在测量饱和蒸汽(以饱和蒸汽为例)质量流量时,压力波动、干度变化、振动、差压过大等因素均会影响压缩空气流量计准确计量。
二、存在的问题分析
工业现场常用质量流量作为测量蒸汽流量的依据,公式如下:
Qm=Qvρ (1)
式中:Qm———质量流量,kg/h;Qv———体积流量,m3/h;ρ———流体的密度,kg/m3。
由式(1)可知,质量流量与密度有关,也就受压力、温度、流体种类、干度、流速等因素影响,这几种因素直接影响流量值的正确测量。
1.干度变化
压缩空气流量计在测量饱和蒸汽时,要求饱和蒸汽干度不低于85%。但现场实际情况是饱和蒸汽干度在锅炉内就小于,而经管道传送一段距离后,会出现干度低于85%的现象,它使测量值下降。目前,用于测量蒸汽流量的流量计大部分为体积流量计,首先测得体积流量,然后通过蒸汽的密度计算质量流量,也就是假定蒸汽为完全干燥。但是,蒸汽并非完全干燥,如果不考虑蒸汽干度的影响,得出的数据会低于实际流量。因此,流量计的二次仪表(流量演算仪) 应具有设置饱和蒸汽干度以及修正的功能。但在实际工况下确定蒸汽的干度很困难。如果能够改进蒸汽流量计入口处的蒸汽品质,就能改进蒸汽流量计的测量准确度。
2.压力变化大
在热网管道中有很多阀门和减压阀,它们都能改变管道压力。压缩空气流量计不是质量流量计,它计量蒸汽质量取决于管道流速和蒸汽密度,而密度由压力决定,改变压力就是改变密度,在刚开启阀门时还改变管道流速,这几种情况都会产生计量误差。
在工业现场压力经常发生波动,压力波动会影响饱和蒸汽密度。当压力低于或高于标定值时,直接影响质量流量值偏高或偏低。
3.管道及流量计震动
压缩空气流量计仪表系数误差随管道震动加速度的增加而变大,整体抗震性能较差。在相同管道震动加速度条件下,无论震动频率如何变化,压缩空气流量计仪表系数误差随流量增大有减小趋势,小流量下受管道震动影响zui大。同时,压缩空气流量计仪表系数随管道震动频率的增大而减小。
管道及流量计加固不好,或流量计靠近电动机就会产生震动。震动会对压缩空气流量计产生干扰,使流量计测量值偏高或造成流量误判。
4.流量计出口侧通向大气
压缩空气流量计出口侧通向大气,会出现前后压差过大的现象,这会导致流速达到上限,因此不能正确反映流量变化。出现这种情况主要是由于零点漂移和引压管布置不合理造成的。
5.流量计前后直管段安装不符合要求
压缩空气流量计的安装对其前后直管段有一定要求,如不符合要求,便会影响卡门涡街的正确形成,从而影响饱和蒸汽的测量值。如ABGYUG型压缩空气流量计,在管道上游安装一个弯头时,应在压缩空气流量计的上游侧配置长度大于等于20D(D为流量计公称通径)的直管段,下游侧配置长度大于等于5D的直管段。
三、问题的解决方法
1.干度低于85%
当饱和蒸汽干度变化较大且低于85%时,应在流量计出口侧(7~8)D处安装一个湿度变送器,并根据可测数据按下式进行修正:
V=XVg+(1-X)Vf
式中:V———湿蒸汽比容,m3/kg;X———干度,%;Vg———饱和蒸汽的比容,m3/kg;Vf———水的比容,m3/kg;(1-X)———湿度,%。
将处理后的湿蒸汽比容参与质量流量的计算可得到准确的数据。现在市场上的智能流量积算仪,一般只能实现压力补偿而无干度补偿,一旦遇到干度低于85%的蒸汽(饱和)时则不能正确反映质量流量值。采用既适用于压力补偿又适用于干度补偿的智能流量显示仪。
2.波动的压力
如上所述,由于饱和蒸汽对压力、温度、密度之间有一定的对应关系,因此,只需根据压力变化情况对所测流量密度进行修正(如查表分段补偿法等),就可得到较为正确的测量值。
3.管道及流量计震动
对于管道及流量计产生的震动,应立即采取加固措施,严格按要求施工。若不得已要安装在震动较强的管道上,必须采取减震措施,在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置,并加防震垫。特别注意:在空压机出口处震动较强,不能安装传感器,应安装在储气罐之后。
4.流量计出口侧通向大气
压缩空气流量计出口侧直接通向大气,流速容易达到上限值,这是由前后压差过大造成的。此时,压缩空气流量计因输出模拟信号(4~20)mA或脉冲信号超限,系统不能正确反映测量值。因此,应严格限制饱和蒸汽流速使之低于上限,或在上游侧前面加整流器。在条件允许的情况下也可采用提高背压的方法。
5.直管段安装不符合要求
对于直管段的安装一定要严格按照规范执行,不能因为环境条件不允许或者施工方便随便安装流量计。此外,对流量计应定期检查校验,并确保直流电压源为24V,zui低也不能小于21V。

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