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關(guān)于渦街流量計的原理特點(diǎn)及應(yīng)用注意事項

摘要:蒸汽作為一種重要的能源物質(zhì),在制漿和造紙工段中都需使用蒸汽,為了進(jìn)行結(jié)算或者核算成本,通常需要使用流量計對消耗的蒸汽進(jìn)行準(zhǔn)確計量。目前市場上主要有渦街流量計,差壓式流量計(孔板)和阿牛巴流量計可用于蒸汽流量測量。本文通過對蒸汽計量好常用的渦街流量計和差壓式流量計(孔板)進(jìn)行介紹和比較,以便在項目中選擇好合適伩表來對蒸汽進(jìn)行計量。
在制漿造紙工業(yè)中,有很多不同的設(shè)備和工段都需要利用蒸汽進(jìn)行加熱,造紙廠一般通過自備電站或者所在園區(qū)供熱管網(wǎng)取得所需蒸汽,并在蒸汽主管和重要工段的蒸汽支管上安裝流量計對蒸汽流量進(jìn)行測量。蒸汽計量直接關(guān)系到供用汽雙方的經(jīng)濟(jì)利益,紙廠內(nèi)部的蒸汽計量結(jié)算也同樣關(guān)系企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益,因此選擇合適的流量計對蒸汽進(jìn)行精確計量很有必要。本文對常用于蒸汽流量測量的差壓式流量計(孔板)和渦街流量計進(jìn)行技術(shù)上的介紹和比較,以方便造紙企業(yè)根據(jù)實際情況選擇合適的儀表,對蒸汽進(jìn)行精確計量。
1.工作原理
差壓式流量計(孔板)和渦街流量計均屬于推理式流量計,差壓式流量計以流動連續(xù)性方程和伯努利方程為基礎(chǔ),通過推理計算得出流量值;渦街流量計利用流體振動原理通過推理計算得出流量值。下面分別介紹它們的具體工作原理。
1.1差壓式流好計(孔板)
差壓式流量計是一種應(yīng)用廣泛,用量好多的傳統(tǒng)流量計。差壓式流量計(孔板)的工作原理如下:孔板安裝在充滿流體的管線中,孔板的存在使孔板上游側(cè)與下游側(cè)之間產(chǎn)生一個靜壓差,流量越大,差壓越大,因此可以利用差壓變送器檢測差壓的大小來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎(chǔ)的。差壓的大小不僅與流量還與其他許多因素有關(guān),如節(jié)流裝置形式,管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)(密度,粘度)及流動狀況等。質(zhì)量流量qm可根據(jù)公式(1)確定:

1.2渦街流置計
渦街流量計是一種發(fā)展迅速并獲得廣泛應(yīng)用的新型流量計。其工作原理如下:在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體,旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱排列,假設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,被測流體平均流速為v,旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,表體通徑為D,可得關(guān)系式

2.主要特點(diǎn)
對于差壓式流量計(孔板)和渦街流量計這兩種不同工作原理的流量計,它們有一些相似的特點(diǎn),也有一些不同的特點(diǎn),下面分別介紹如下。
2.1差壓式流量計(孔板)的特點(diǎn)
孔板流量計結(jié)構(gòu)易于復(fù)制,簡單,牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用期限長,價格低廉;標(biāo)準(zhǔn)孔板為全**通用,無需個別校準(zhǔn)即可投入使用,并得到國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和國際計量組織的認(rèn)可;測量范圍度窄,由于差壓信號與流量為平方關(guān)系,一般范圍度為3:1M:1;現(xiàn)場安裝條件要求較高,需要較長的直管段長度;孔板的壓損較大。
2.2渦街流置計的特點(diǎn)
渦街流量計結(jié)構(gòu)簡單牢固,安裝維護(hù)方便,價格適中;測量范圍度寬,可達(dá)10:1 ̄20:1或更大,可用于測量大幅波動的工藝過程的流量;輸出與流量成正比的脈沖信號,無零點(diǎn)漂移;壓損較小,約為孔板流量計的1/2 ̄1/4;不適用于低雷諾數(shù)(R<2xl04)場合;上游側(cè)需要較長的直管段長度才能保證測量準(zhǔn)確;儀表系數(shù)較低,信號分辨率隨口徑增大而降低,影響測量精度,固口徑不宜過大,一般應(yīng)用于中小口徑(DN25DN300)。
3.應(yīng)用注意事項
當(dāng)采用差壓式流量計(孔板)或者渦街流量計測量蒸汽時,密度是影響流量計特性好主要的物性參數(shù),其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確直接影響計量精度。渦街流量計屬于速度式流量計,其直接測量的是體積流量,而對蒸汽進(jìn)行計量需要使用質(zhì)量流量,因此需要檢測蒸汽的密度,只有當(dāng)密度為常數(shù)或密度變動不影響計量精度時才可不必檢測。渦街流量計的優(yōu)點(diǎn)是其檢測信號不受物性的影響,但在密度變動時,會影響計量精度。差壓式流量計(孔板)在其流量方程中差壓和密度處于同等地位,如果選用髙精度差壓計,而流體密度卻不準(zhǔn)確,測量結(jié)果也不會準(zhǔn)確。由于蒸汽的密度與壓力和溫度有關(guān),為了得到實際的質(zhì)量流量,兩種流量計均需對壓力和溫度進(jìn)行補(bǔ)償,當(dāng)所測蒸汽為飽和蒸汽時,壓力和溫度有一一對應(yīng)關(guān)系,只需測量其中一個信號即可進(jìn)行補(bǔ)償,對于過熱蒸汽,壓力和溫度沒有對應(yīng)關(guān)系,應(yīng)同時測量溫度和壓力進(jìn)行補(bǔ)償。以造紙車間為例,通常會引入兩路蒸汽主管,一路為高壓過熱蒸汽,一路為低壓飽和蒸汽,當(dāng)測量高壓蒸汽主管的流量就應(yīng)同時測量壓力和溫度信號,然后根據(jù)溫度和壓力進(jìn)行補(bǔ)償才能得到準(zhǔn)確的蒸汽流量。測量低壓蒸汽主管的流量時,則只需測量壓力(或者溫度),然后根據(jù)壓力和溫度的對應(yīng)關(guān)系即可進(jìn)行溫度和壓力的補(bǔ)償。
在安裝要求方面,差壓式流量計(孔板)和渦街流量計均需要很長的上游直管段,以保證管道內(nèi)流體屬于充分發(fā)展的管流。上下游直管段長度的要求是保證測量準(zhǔn)確度的重要條件,但是目前對于要求的直管段確切長度尚無可靠依據(jù),設(shè)計安裝時主要依據(jù)**標(biāo)準(zhǔn)要求或者由儀表廠家給出。對于制漿造紙項目,從車間外引入的蒸汽主管一般都有足夠的直管段來安裝流量計,從車間內(nèi)分汽缸到用汽點(diǎn)的蒸汽管道一般也有足夠長的直管段來安裝流量計,因此這兩種流量計的這一弱點(diǎn)在制漿造紙項目上都能很好的解決。另外渦街流量計對振動敏感,安裝時應(yīng)盡量避開振動場合或者采取措施降低管道振動的影響,制漿造紙項目主要使用蒸汽作為熱源進(jìn)行加熱而不是作為動力源,因此蒸汽主管或者蒸汽支管基本不會有太大的振動,不會使渦街流量計的使用受到限制。
4.結(jié)語
對于制漿造紙項目中蒸汽流量的測量,選擇差壓式流量計(孔板)或渦街流量計都可以滿足流量測量的要求。在中小口徑的應(yīng)用場合,選擇渦街流量計要優(yōu)于差壓式流量計(孔板),因為相比差壓式流量計,渦街流量計具有更髙的準(zhǔn)確度,更寬的測量范圍以及沒有零點(diǎn)漂移和壓力損失小等優(yōu)點(diǎn)。在大口徑(DN>=400)的應(yīng)用場合,因渦街流量計的特點(diǎn),目前好大口徑為DN400,因此只能選擇差壓式流量計(孔板)。
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