渦街流量計在用作蒸汽流量測量時產(chǎn)生誤差的原因分析

      渦街流量計普遍用在工況中測量液體、氣體流量常用工具，是屬于新型的一類流量計，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計。智能渦街流量計是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯排列的游渦的儀表。在工業(yè)生產(chǎn)過程中對于蒸汽流量的測量有多種類型的儀表可以選擇，其中渦街流量計就是較為常見的一種，它通常被用作計量蒸汽的流量。下面筆者以渦街流量計為例，結(jié)合自己近幾年現(xiàn)場校驗儀表的經(jīng)驗，介紹渦街流量計及其配套儀表在安裝和使用中常出現(xiàn)的問題以及解決辦法。


 
　　一、現(xiàn)場安裝中容易出現(xiàn)的問題
　　1.渦街流量計上、下游直管段的長度不夠引入誤差眾所周知，渦街流量計安裝對直管段的要求是非常嚴格的，國內(nèi)外各個廠家的技術(shù)資料對渦街流量計上、下游直管段都有明確要求，然而很多現(xiàn)場不能滿足所需直管段長度的要求，例如管徑較大的管道等，從而給渦街流量計的測量帶來了很大的附加誤差。
 
　　針對上述情況，可采用在渦街流量計上游加裝流動調(diào)整器的辦法，來消除上游阻流件產(chǎn)生的渦街和流速分布畸變的影響。單板式流動調(diào)整器的漩渦消除能力和速度分布恢復能力較強，壓力損失較小，其孔徑是固定的，因而備受制造廠和用戶的青睞。
 
　　2.壓力補償儀表安裝不規(guī)范引入誤差
　　在壓力變送器的安裝現(xiàn)場，為了維修方便，壓力變送器安裝地點與取壓點往往不在同一高度，這樣，引壓管中的冷凝水就會對壓力測量帶來影響。圖1為4種常見的形式，其中：Ps為蒸汽壓力，Pa；ρ為冷凝水密度，kg/m3；P0為變送器壓力輸入口處實際壓力，Pa；h為高度差，m；g為重力加速度，m/s2。
 
　　渦街流量計的壓力變送器引壓管中冷凝水液柱高度對壓力測量的影響通?？梢杂靡韵聝煞N方法校準。
 
　?。?）在壓力變送器中進行校準。這種方法的實質(zhì)是對壓力變送器的零點進行遷移。一般的壓力變送器都帶HART協(xié)議，可采用手持終端將測量范圍進行調(diào)整，從而達到消除液柱高度差帶來的影響。然而，對于非智能的或不帶HART協(xié)議的壓力變送器上述辦法很難實現(xiàn)，相比之下，在二次儀表中作校準成為一種很受歡迎的方法。
 
（2）在流量顯示儀表中進行校準。這里說的二次儀表不僅包括普通二次儀表也包括流量演算器、DCS等，可采用在二次儀表中對壓力的量程進行遷移以達到目的。
 
　　3.現(xiàn)場工礦條件不理想引入的誤差
　　渦街流量計一個大的局限性就是對管道機械振動較敏感，不宜用于強振動場所，容易受周圍環(huán)境干擾的影響。往往很多安裝人員忽略了這一點，安裝在風機、空壓機等動力設(shè)備旁邊，這些設(shè)備運行時都有不同程度的振動，這些振動都有可能讓渦街流量計有額外的輸出。工頻干擾也是一個不容忽視的問題，如變頻器的干擾。
 
　　針對上述情況可采用減振措施，可在傳感器上、下游，分別設(shè)置防振管支架并加裝防振墊，如果還不能達到效果，可采?。海?）現(xiàn)場進行檢查，檢查一次儀表和二次儀表有沒有按規(guī)定屏蔽和按規(guī)定接地。（2）如果接地和屏蔽都已做到，還是有小流量，可采用調(diào)整一次儀表的觸發(fā)電平（TLA），將幅值小的干擾進行濾除。如果小流量處于某一恒定值左右，可采用在二次儀表中進行適當?shù)男⌒盘柷谐瑥亩蓴_帶來的誤差。
 
　　二、二次儀表參數(shù)設(shè)置錯誤
 
　　1.誤把常溫條件下的K系數(shù)當做工礦條件下的K系數(shù)
　　很多人錯誤地認為渦街流量計送法定計量檢定機構(gòu)檢定后證書中所給的K系數(shù)就是儀表的K系數(shù)，其實不然。根據(jù)JJG1029-2007《渦街流量計》檢定規(guī)程的要求，渦街流量計的儀表K系數(shù)是通過液體或氣體流量標準裝置在常溫、常壓條件下標定后確定，所以檢定證書中所給的K系數(shù)不能代表儀表工作時的K系數(shù)。因為當渦街流量計測量高溫（例飽和蒸汽、過熱蒸汽、熱水等）介質(zhì)時，儀表的表體（測量管）和發(fā)生體都處在高溫介質(zhì)中，進而影響渦街流量計的儀表系數(shù)K，所以測量高溫介質(zhì)時應(yīng)該對儀表系數(shù)K進行修正。其溫度修正系數(shù)為
 
　　Et=〔1+（2a0+ax）（t-t0）〕-1
 
　　式中：a0——渦街流量計表體材料的膨脹系數(shù)，（℃·mm）-1；ax——發(fā)生體材料的膨脹系數(shù)，（℃·mm）-1；t——流體溫度，℃；t0——實驗室標定時流體的溫度，℃。
 
　　如果表體和發(fā)生體采用同種材料，則
 
　　Et=[1+3a（t-t0）]-1
 
　　式中：a——表體、發(fā)生體材料的膨脹系數(shù)，（℃·mm）-1。
 
　　對儀表系數(shù)進行溫度修正后，有
 
　　K=EtK0
 
　　式中：K0——實驗室標定獲得的平均儀表系數(shù)。
 
　　2.顯示儀表（流量積算儀）中的參數(shù)設(shè)置錯誤
　　一般的渦街流量計積算儀都有手動溫度、壓力補償項，設(shè)置該項的目的主要是為了在溫度、壓力測量出現(xiàn)異常數(shù)值時作為恒定補償來計算蒸汽密度，而這兩項參數(shù)許多人任意設(shè)置，更有人甚至不裝溫壓補償儀表，采用固定補償來測量蒸汽。而當溫壓補償儀表損壞或出現(xiàn)故障時，儀表人員不能及時的發(fā)現(xiàn)或處理使得儀表所測流量與實際流量偏差較大，從而影響測量準確度。建議該兩項參數(shù)的設(shè)置應(yīng)根據(jù)管道中常用的實際壓力、溫度值進行設(shè)置。
 
以上僅是容易忽略但對日常測量影響較大的幾個誤差來源及解決辦法，然而蒸汽渦街流量計測量誤差的來源包括很多因素。筆者希望有關(guān)人員無論在儀表的安裝還是日常的維護使用中都能重視起來，從而為企業(yè)能源計量、貿(mào)易結(jié)算等提供準確可靠的數(shù)據(jù)。

上一條：渦街流量計在測量過程中對于管道的變徑整流器應(yīng)用分析
下一條：如何有效解決“大管徑小流量”的情況和縮徑式渦街流量計應(yīng)用方案