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插入式渦街流量計(jì)的構(gòu)成及標(biāo)定方法

來源:江蘇金儀自動(dòng)化儀表有限公司   2010年04月16日 08:27  

簡單介紹了插入式渦街流量計(jì)的構(gòu)成及點(diǎn)流速計(jì)型的插入式渦街流量計(jì)的標(biāo)定方法。簡單分析了用水泵流量比對(duì),便攜式超流量計(jì)比對(duì)方法的缺點(diǎn),提出了插入式渦街流量計(jì)的標(biāo)定修正比對(duì)的快速查表法,實(shí)例證明該方法是有效可行的。 
關(guān)鍵詞:插入式渦街流量計(jì);比對(duì);標(biāo)定修正比對(duì)法 

引言 

插入式渦街流量計(jì)因其價(jià)格低、重量輕、壓損小、易于安裝與維修等特點(diǎn),在大口徑流量的測量中具有突出的優(yōu)勢,目前我公司的大口徑水流量的測量上普遍采用插入式渦街流量計(jì)。隨著近年來公司各項(xiàng)節(jié)能降耗措施的實(shí)行,各使用單位對(duì)水量計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求也越來越高,公司內(nèi)部關(guān)于大流量水量計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性一直存在較大爭議,因此必須盡快找到一種簡單有效的方法對(duì)插入式渦街流量計(jì)的測量數(shù)據(jù)予以比對(duì),以正確評(píng)估儀表計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 

1 插入式渦街流量計(jì)簡介 

插入式渦街流量計(jì)屬于點(diǎn)流速計(jì)型插入式流量計(jì),它由測量頭、插入桿、插入結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換器和儀表殼體(測量管道)組成。 

當(dāng)測量頭插于管道中某一特定位置(一般為管道軸線上或管道平均流速處),測量出介質(zhì)在該處局部流速,然后根據(jù)管道內(nèi)介質(zhì)流速分布及儀表與管道的幾何參數(shù)等推算出管道內(nèi)的流量值。 

插入式渦街流量計(jì)的測量頭為脈沖一頻率型。其流量計(jì)算公式為: 

qv=f/K (1) 

式中:qv為體積流量,m3/s;f為流量計(jì)的頻率,Hz;K為流量計(jì)的儀表系數(shù),1/m3。 

2 插入式渦街流量計(jì)的標(biāo)定 

點(diǎn)流速計(jì)型插入式流量計(jì)的標(biāo)定方法有兩種:流量計(jì)法和流速計(jì)法。 

流量計(jì)法是對(duì)整臺(tái)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定,其標(biāo)定設(shè)備和方法與滿管式流量計(jì)相同,但由于點(diǎn)流速計(jì)型插入式流量計(jì)常用于大口徑流量的測量,因此其相應(yīng)的標(biāo)定設(shè)備和標(biāo)定費(fèi)用昂貴,無法被普遍采用,只有在某些特定場合(如技術(shù)監(jiān)督部門對(duì)流量計(jì)測量結(jié)果的仲裁、流量計(jì)的定型試驗(yàn)等)使用。 

流速計(jì)法是把流量計(jì)的測量頭當(dāng)作是一臺(tái)流量計(jì)來標(biāo)定。首先測得測量頭的儀表系數(shù)K0,然后根據(jù)使用現(xiàn)場的流體及管道條件確定修正系數(shù),再根據(jù)管道橫截面面積推算出整臺(tái)流量計(jì)的儀表系數(shù)K。對(duì)于流速計(jì)法所用的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定裝置,介質(zhì)為液體則采用直線明槽,氣體采用低速風(fēng)洞。 

一般流量計(jì)生產(chǎn)廠家并不具備上述兩種標(biāo)準(zhǔn)裝置,實(shí)際較多采用變通方法即用圓管流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)測量頭進(jìn)行標(biāo)定以確定測量頭的儀表系數(shù)K0,但必須同時(shí)確定該裝置試驗(yàn)階段的某些修正系數(shù)。 

點(diǎn)流速計(jì)型插入式流量計(jì)的儀表系數(shù)K通常是由標(biāo)定出的測量頭的儀表系數(shù)K0經(jīng)修正計(jì)算得到。儀表系數(shù)K的計(jì)算修正公式為: 

K = K0/(αβA) (2) 

式中:K0為測量頭的儀表系數(shù),1/m3;α為速度分布系數(shù);β為阻塞系數(shù);A為測量管道的橫截面面積,m2。 

3 插入式渦街流量計(jì)測量數(shù)據(jù)的比對(duì)方法 

長期以來,我公司使用的插入式渦街流量計(jì)自投用之時(shí)起,就一直使用儀表的出廠數(shù)據(jù),經(jīng)過儀表的幾個(gè)使用周期,由于工藝與現(xiàn)場環(huán)境的變化、介質(zhì)對(duì)測量頭的腐蝕與磨損、儀表電子轉(zhuǎn)換器性能劣化等原因都有可能影響儀表的測量精度。由于公司不具備檢定插入式渦街流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)裝置,在儀表測量數(shù)據(jù)誤差較大時(shí),常使用如下一些方法對(duì)測量進(jìn)行簡單的比對(duì)。 

3.1 用水泵流量比對(duì) 

以前,當(dāng)使用單位的操作人員對(duì)插入式渦街流量計(jì)的測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生懷疑時(shí),往往以水泵銘牌上“規(guī)定性能點(diǎn)”的額定流量或以泵典型壓力-流量特性曲線對(duì)應(yīng)的流量讀數(shù)來進(jìn)行比對(duì),如果兩項(xiàng)流量值不一致則認(rèn)為儀表不準(zhǔn)確,立即通知儀表維護(hù)人員進(jìn)行檢查,可是經(jīng)儀表維護(hù)人員檢查后又未發(fā)現(xiàn)儀表出現(xiàn)異常,因此雙方各持己見并產(chǎn)生爭議。 

其實(shí)以水泵流量比對(duì)儀表流量值常會(huì)造成誤解,因?yàn)楸玫妮斔土髁渴怯杀玫奶匦郧€和管系負(fù)載特性曲線交匯點(diǎn)所確定的,它隨著運(yùn)行負(fù)載特性而變化,水泵銘牌上標(biāo)明的額定流量是指在某一規(guī)定條件下的流量,而大部分情況下實(shí)際流量與額定流量,而大部分情況下實(shí)際流量與額定流量是不會(huì)一致的。此外,水泵的額定流量也規(guī)定允許有4%~8%的容差,同一規(guī)格的各臺(tái)水泵的壓頭-流量特性曲線與典型曲線也會(huì)有相應(yīng)的差異,輸送流量也不盡相同,即使是水泵的實(shí)測壓頭-流量特性,流量值與真實(shí)值之間也可能有2%~3.5%的誤差,所以不能用水泵的流量值作為判別流量儀表準(zhǔn)確是否的依據(jù)。但是日常運(yùn)行時(shí)可以進(jìn)行互相參照,若出現(xiàn)差值有異常變化時(shí),可作為故障現(xiàn)象,以便進(jìn)一步檢查水泵、儀表與管系,確定故障原因。 

3.2 用便攜式超聲流量計(jì)比對(duì) 

我公司近幾年來先后引進(jìn)了美國保麗聲POLYSONICS DCT7088型、日本富士FUJI FLD/C型便攜式超聲流量計(jì),用于評(píng)估管網(wǎng)的流動(dòng)狀況和能量/物料平衡,或用作核查管道上已安裝的其他流量儀表的運(yùn)行狀況。為了解決公司內(nèi)部大流量水量計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的爭議,我們?cè)鴩L試用便攜式超聲流量計(jì)對(duì)水量核算,并進(jìn)一步用它來與插入式渦街流量計(jì)的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。然而用傳播時(shí)間法進(jìn)行測量的便攜式超聲計(jì),要通過定標(biāo)計(jì)算介入現(xiàn)場管道流通面積和傳播距離,其測量誤差不僅與夾裝位置、管道的特性如管壁材料和厚度,銹蝕狀況、襯里材料和厚度以及聲耦合變化等因素有關(guān),還與安裝調(diào)試人員的技術(shù)水平有關(guān),且使用較為復(fù)雜,一般人員不易掌握,在實(shí)際使用時(shí),儀表測量結(jié)果不穩(wěn)定,測量精度無法保證,很難提供有效的數(shù)據(jù)結(jié)果。因此目前用便攜式超聲流量計(jì)與插入式渦街流量計(jì)的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場比對(duì)的條件暫不成熟,還需經(jīng)過進(jìn)一步的探索,以便積累經(jīng)驗(yàn)。 

3.3 插入式渦街流量計(jì)的標(biāo)定修正比對(duì)法 

雖然通過相應(yīng)的理論分析和檢修、調(diào)試等措施能夠改善插入式渦街流量計(jì)的現(xiàn)場使用情況,可是zui終要解決對(duì)流量儀表計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的爭議,zui有說服力的還是有效數(shù)據(jù)。 

我公司目前擁有一套靜態(tài)容積法水流量標(biāo)定裝置,其zui大工作口徑為300mm。我們嘗試把現(xiàn)場存在爭議較大的插入式渦街流量計(jì)拆下,安裝在標(biāo)定裝置300mm口徑的管線上,用流量計(jì)法對(duì)整臺(tái)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定,通過實(shí)流標(biāo)定得出數(shù)據(jù),并全面分析該儀表在這一口徑條件下的線性、重復(fù)性與精度,分析儀表的使用性能是否合格,并進(jìn)一步作有關(guān)調(diào)試,使儀表達(dá)到*使用狀態(tài)。 

現(xiàn)在的問題是,在現(xiàn)場安裝管道的幾何參數(shù)與實(shí)驗(yàn)條件不同的情況下,如何確定儀表在現(xiàn)場的使用數(shù)據(jù)?由儀表系數(shù)K的計(jì)算修正公式(公式2)可知:對(duì)于同一臺(tái)插入式渦街流量計(jì),其K0值在相同時(shí)刻是*確定的,經(jīng)過在流量標(biāo)定裝置(300mm口徑管線)標(biāo)定并調(diào)試合格的儀表本身是沒有問題的,因安裝現(xiàn)場的管徑等條件不同而使儀表的實(shí)際使用系數(shù)為K′,K′僅與α β A參數(shù)有關(guān),因而我們可以通過計(jì)算確定 ,從而完成比對(duì)。 

3.4 插入式渦街流量計(jì)的標(biāo)定修正比對(duì)法速查法 

因?yàn)橥ㄟ^公式計(jì)算K′相當(dāng)繁瑣,不易被大家掌握,作者結(jié)合自己長期積累的一些經(jīng)驗(yàn)與體會(huì),編制了速查比對(duì)表(注:本表編制以D=300mm的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)求比值,以便快速換算),如表1、表2所列。 



采用流量計(jì)法把插入式渦街流量計(jì)在300mm管線標(biāo)定并調(diào)試合格,確定D=300mm時(shí)儀表的標(biāo)定系數(shù)K,再通過查表1、表2,即可得出實(shí)際使用管徑條件下與在300mm管徑條件下的α β A的比值,從而換算出儀表在實(shí)際使用口徑條件下的儀表系數(shù)K′,進(jìn)而完成插入式渦街流量計(jì)的標(biāo)定修正比對(duì)。 

3.5 插入式渦街流量計(jì)標(biāo)定修正比對(duì)法的應(yīng)用實(shí)例 

我公司循環(huán)水廠中采用SX88-900L1B2型插入式渦街流量計(jì)(4~20mA模擬輸出型)進(jìn)行水量計(jì)量,長期來循環(huán)水廠對(duì)該表的測量數(shù)據(jù)有很大的爭議,若用水泵的流量值作為基準(zhǔn)比對(duì)則儀表的測量誤差高達(dá)20%。雖然上文已說明不能用水泵的流量值作為判別流量儀表準(zhǔn)確與否的依據(jù),但在日常運(yùn)行中又將它們相互參照使用。經(jīng)技術(shù)人員對(duì)水泵、儀表與關(guān)系的仔細(xì)檢查,確認(rèn)兩者明顯差值為是儀表系數(shù)造成的。 

拆下插入式渦街流量計(jì),并按標(biāo)定修正比對(duì)法進(jìn)行一系列操作,同時(shí)對(duì)放大器進(jìn)行相應(yīng)調(diào)試等,取得有效數(shù)據(jù):儀表出廠時(shí)根據(jù)使用現(xiàn)場工藝條件,廠房計(jì)算給出儀表zui大流量Qmax=6000m3/h,滿度頻率fmax=41.2Hz;安裝在300mm口徑的管線上用流量計(jì)法對(duì)整臺(tái)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定,通過實(shí)流標(biāo)定得出儀表系數(shù)K=202.951,再通過查表1、表2,得出實(shí)際使用管徑900mm條件下與在300mm管徑條件下的α(比儀表常用流量計(jì)算)、β 、A的比值分別為1.016,1.055,9.000,計(jì)算修正出儀表在900mm口徑條件下的儀表系數(shù)K′=K/(1.016×1.055×9.000)=21.038,再換算成滿度頻率fmax=41.2Hz時(shí)的儀表實(shí)際zui大流量Qmax=7050m3/h即完成插入式渦街流量計(jì)的標(biāo)定修正比對(duì)。經(jīng)過進(jìn)一步估算,修正結(jié)果與傳統(tǒng)理論計(jì)算誤差約為0.5%左右,能夠滿足現(xiàn)場的測量需要。 

另外,儀表安裝道現(xiàn)場后,可根據(jù)實(shí)際情況儀表放大器的增益與靈敏度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)試,使儀表達(dá)到*運(yùn)行狀態(tài),這一點(diǎn)也十分重要。 

 

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