氬氣流量（liàng）計（jì）在熱電廠蒸汽測量中的應用
點擊次數：2048 發布時（shí）間：2021-01-08 05:31:34
一、氬氣流量（liàng）計的工（gōng）作原理：
渦街流量的工（gōng）作（zuò）原理可見圖（tú）1所示。旋渦列在旋渦發生體下遊非對稱地排列。設旋渦的發生頻率為f,被測（cè）介質來流的平均速度為U,旋渦發生體（tǐ）迎麵（miàn）寬度為d,表（biǎo）體通徑為D,根（gēn）據卡門渦街原理,有如下關係式:
f=SrU1/d=SrU/md(1)
式中U1--旋（xuán）渦發生體兩側平均流速,m/s;
Sr--斯特勞哈爾數;
m--旋渦發（fā）生體兩側弓形麵積與管道橫（héng）截（jié）麵
麵積之比（bǐ）:
管道內體積流量q為:
q=πD2U/4=πD2mdf/4Sr(2)
K=f/q=[πD2md/4Sr]-1 (3)
q=f/K=f/[πD2md/4Sr]-1 (4)
在渦（wō）街流量表中,旋渦發生體、管道的幾何尺寸決定了儀表的K值,而斯特勞哈爾數與旋（xuán）渦發生體形狀（zhuàng）及雷諾數有（yǒu）關,圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與（yǔ）管道雷諾數的關係如圖2所示。
顯然,在ReD=2×104～7×106範圍內的雷諾數可視為常（cháng）數,這使得儀表在此範（fàn）圍（wéi）內可以正常工作。因此,可以通過裝在（zài）柱體內部的壓電探頭測量流體出的頻率,經過放大後變成脈衝信號,從而計算出流體的流量。
二、 氬氣（qì）流量計在我廠的使用情況
氬氣流量計在我廠已有十幾年的使用曆史。由於具有結構簡（jiǎn）單、測量範圍（wéi）寬、安裝方便、日常（cháng）維護費用低等優點,氬氣流量計的用戶中數量已從*初十幾戶發展到現在四十（shí）幾戶。熱用戶流量表型號的統一也有利於電廠人（rén）員日常維護及管理（lǐ）。隨（suí）著電子（zǐ）技術的發展,流量（liàng）計（jì）由*初的分體式發展（zhǎn）到現在的一體化智能式。而日常巡視製度的完善、儀（yí）表檢測手（shǒu）段的提升、遠（yuǎn）程抄表係（xì）統的建立也為氬氣流量計的正常運行提供了有力保障。
三、 氬（yà）氣流量計的選型
在熱網中,各類用戶的生產方式差異很大,有的用戶連續生產,終年熱負荷（hé）都很穩（wěn）定;有的用戶負荷隨季節（jiē）變化較明顯,如以采（cǎi）暖設備為主（zhǔ）要負荷的用戶,夏季流量與（yǔ）冬季流（liú）量相差較大（dà）;而另一類用戶,僅單班生產,多數時間熱負荷為零（líng）。但總的（de）來說,範（fàn）圍度是這種用途的儀表須考慮的重要問題。在熱網的測量應用中,一般（bān）主要考慮測量飽和蒸汽的流量不得（dé）低於（yú）氬氣流量計的下限,以滿足流體（tǐ）流速不得低於5m/s。用戶端的管道一般（bān）在設計上可供幾個設備同時使用,但有時候由於生產需要部分設備不使用（yòng）,使用（yòng）汽流量減小,實（shí）際造成原設計選型口徑過大（dà）,相當於提高了可測（cè）的流量下限,當管道小流（liú）量時（shí）指示無法保證儀表的精度。因此,要盡量采用小點的口徑,以保證測量精度（dù）。
氬氣流量計的選型（xíng）是用好流（liú）量計的關鍵環節。有些場所由於工藝由於管道沒有（yǒu）充滿介質,而用戶不願意縮（suō）管,甚至超出了所選流量計的使用範圍（wéi）而無法測量。因此流（liú）量計（jì）選型時應先初步估算（suàn）,結合溫度和壓力再計算出流量範圍,按照流（liú）量範圍再（zài）選擇（zé）流量計的口徑,避免處於測量的下（xià）限而（ér）導致測量精度的大大降低。氬氣流（liú）量計的儀表口徑及規格要遵循以下原則進行選擇:
(1)明確流體的名稱、成分。(2)明確工作（zuò）狀態的*大、常用、*小流量。(3)明確*高、常用、*低工作壓力和工作溫度。(4)工作狀態下介（jiè）質的黏度。(5)根據被測流體（tǐ）狀態的（de）不同(液體、氣（qì）體、蒸汽)進行儀表流量範圍、口徑大小的計算與選擇。
四、 氬氣流量計的安裝
氬氣流量計的（de）安裝也是使用中的重（chóng）要環節,如（rú）果安裝不當,不僅影響測量的精度,而且會影響儀表的（de）壽命,甚至損壞儀表（biǎo）。氬氣（qì）流量計的安裝一般遵守以下要求（qiú）:
(1)安裝場所（suǒ）和環境的選擇:要避開（kāi）大功率電器、高頻設備及高壓線及強（qiáng）電（diàn）源開關設備;周圍不（bú）能有高溫高輻射設備,電源應不（bú）能和大電機同路且應（yīng）有（yǒu）可靠接地;避開強烈震動場所。
(2)流量計前有彎頭、口徑變管、閥（fá）門時,流量計的上下遊必須有夠的直管段,其長度要求如圖3所示。
(3)在（zài）水平管道上,若被測氣體中含有少量的液體（tǐ）,傳感器應安裝在管（guǎn）線的較高處;相反,則傳感器應安裝在管（guǎn）線的（de）較低（dī）處。
(4)在垂直管道上（shàng）,若被測氣體中含有少量的液體（tǐ）,傳感器的流向應（yīng）由（yóu）下向上;相反,傳感器的流向應該由上往下,這樣不會將液體重量額外附加在探頭上（shàng）。
(5)測量過熱蒸汽,飽和蒸汽和低溫液體時,若條件允許*好采用側（cè）裝,這樣流體的（de）溫度對放大器的影響較小。
(6)當需要在傳感器附近測量壓（yā）力和溫度時,測壓點應在傳感器下遊的3-5D處,測溫點應在傳感器下遊的6-8D處。
五、氬氣流（liú）量計使用中應注意的幾個問（wèn）題（tí）
5.1 震動和幹擾
氬氣流量計是一（yī）種基於震動原理的儀表,對機械震動、流體流動的震（zhèn）動特別敏感,因此應避免（miǎn）安裝在強烈振動的管道上,以免影響測量精度,特別是管道的橫向振動會導致管道內的流體隨之振動,從而使儀表（biǎo）產生附加誤差。振動幅度大於0.2g應安裝（zhuāng）減振支架。
空間高（gāo）頻率電磁幹擾通過信號線和電（diàn）源線（xiàn）的分布電容耦合到儀表的輸（shū）入端,對氬氣流量計（jì）信號構成幹擾,消除這種幹擾的影響主要通過（guò）增加金屬（shǔ）防護罩解決。而低頻電磁幹擾,特（tè）別是民用電源(AC220V,50Hz)是主要的幹擾源,這種幹擾與儀表（biǎo）信號線的敷設、安裝位（wèi）置、安（ān）裝方式（shì）、工作環境、接地環（huán）境及方式有很大關係。電源的幹擾（rǎo）降（jiàng）低（dī）流量（liàng）測量效果,使輸出信號誤差增大（dà）。其檢查方法可以通過公式:f=q*K計算（suàn）出結果,若（ruò）f=50,則可以（yǐ）判定儀表受到電（diàn）源幹擾。避（bì）免電源幹（gàn）擾（rǎo）,主要通過合理選擇安裝（zhuāng）地點,增加（jiā）信號線與電源線之間的間（jiān）隔,流量計信號采用單（dān）獨（dú）接地等措施解決。
5.2 防雷、防雨
防雷、防雨在氬氣（qì）流量（liàng）計的使用中是一項比較重要的工（gōng）作,主要因（yīn）為:儀表及（jí）儀表箱通（tōng）常安裝在室外,風吹雨淋,容易被鏽蝕氧化,使接地效果越來越差;高空架設的電線（xiàn）也是雷擊的對象,GPRS無線（xiàn）抄表係統中的遠傳通信特（tè）別容易受到雷擊波的衝擊引起儀（yí）表損壞;雷電對（duì）氬氣流量計的損壞主要通過以下方式:1、雷電（diàn）經過電源部分侵入燒壞儀表。2、雷電產生的同（tóng）時伴隨強（qiáng）大磁（cí）場儀（yí）表電子元件產生磁感應,瞬間生成強電壓和電流,擊（jī）穿絕緣（yuán）燒壞儀表。
5.3 雷電脈衝波經過無線網絡侵入流量儀燒（shāo）壞通訊芯片或儀表
基於以上原因,安裝在室（shì）外的流量計必須加裝防雨罩,以免流量變送器進水,損壞電子元件。
通常采用的防雷方案:(1)外部防雷:包括避雷針、避雷帶、引（yǐn）下線、接地*等等。(2)內部防雷:在需要保護設備的前端安裝合（hé）適的防雷器,使設備（bèi）、線路與大地（dì）形成一個有條件的等（děng）電位體。
5.4 參數設置
雖然（rán）氬氣（qì）流量計的主要參數在出廠時已設置好,但使用中有時必須根據現場實際情況進行相應（yīng）的調整（zhěng）。其重要參數的正確性是儀表精度的保證。
(1)儀表係數（shù）:是氬氣流量計中一個核心參數,它隻與儀表的尺寸及漩渦發生體的（de）形狀有關。雖（suī）然（rán）使用一段時間後有微笑變化,但除非經過質（zhì）量（liàng）監督部（bù）門校驗,一（yī）般不允許修改。
(2)小信號切除:一般工業用戶管道都會有一定的振動（dòng）,因此會產生假的流量信號,特別停汽狀（zhuàng）態下,會對氬氣流量計計量產生（shēng）較大影響,而小信號切除（chú）功能（néng）正好可以去掉假的（de）流量信號,避免產生結算誤差。
(3)儀表不靈敏區:該參數用來檢出有用信號（hào）,克服無用噪聲。在用戶設置好係統增益參數後,再根據信號強度來設置係統閾（yù）值。一般情（qíng）況下,係（xì）統閾值數（shù）設為信號（hào）強度*低值（zhí）的1/3～1/4。
六、 結語
氬氣流量計以其獨特（tè）的優點在熱網蒸汽計量中廣（guǎng）泛應用,但其安裝、使用條件比較複（fù）雜。隨著電子技術的不斷發展,氬氣流量計（jì）的性能必將得（dé）到更大的提升,比能更（gèng）好地滿足各類用戶的需（xū）求。
渦街流量的工（gōng）作（zuò）原理可見圖（tú）1所示。旋渦列在旋渦發生體下遊非對稱地排列。設旋渦的發生頻率為f,被測（cè）介質來流的平均速度為U,旋渦發生體（tǐ）迎麵（miàn）寬度為d,表（biǎo）體通徑為D,根（gēn）據卡門渦街原理,有如下關係式:
f=SrU1/d=SrU/md(1)
式中U1--旋（xuán）渦發生體兩側平均流速,m/s;
Sr--斯特勞哈爾數;
m--旋渦發（fā）生體兩側弓形麵積與管道橫（héng）截（jié）麵
麵積之比（bǐ）:
管道內體積流量q為:
q=πD2U/4=πD2mdf/4Sr(2)
K=f/q=[πD2md/4Sr]-1 (3)
q=f/K=f/[πD2md/4Sr]-1 (4)
在渦（wō）街流量表中,旋渦發生體、管道的幾何尺寸決定了儀表的K值,而斯特勞哈爾數與旋（xuán）渦發生體形狀（zhuàng）及雷諾數有（yǒu）關,圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與（yǔ）管道雷諾數的關係如圖2所示。
顯然,在ReD=2×104～7×106範圍內的雷諾數可視為常（cháng）數,這使得儀表在此範（fàn）圍（wéi）內可以正常工作。因此,可以通過裝在（zài）柱體內部的壓電探頭測量流體出的頻率,經過放大後變成脈衝信號,從而計算出流體的流量。
二、 氬氣（qì）流量計在我廠的使用情況
氬氣流量計在我廠已有十幾年的使用曆史。由於具有結構簡（jiǎn）單、測量範圍（wéi）寬、安裝方便、日常（cháng）維護費用低等優點,氬氣流量計的用戶中數量已從*初十幾戶發展到現在四十（shí）幾戶。熱用戶流量表型號的統一也有利於電廠人（rén）員日常維護及管理（lǐ）。隨（suí）著電子（zǐ）技術的發展,流量（liàng）計（jì）由*初的分體式發展（zhǎn）到現在的一體化智能式。而日常巡視製度的完善、儀（yí）表檢測手（shǒu）段的提升、遠（yuǎn）程抄表係（xì）統的建立也為氬氣流量計的正常運行提供了有力保障。
三、 氬（yà）氣流量計的選型
在熱網中,各類用戶的生產方式差異很大,有的用戶連續生產,終年熱負荷（hé）都很穩（wěn）定;有的用戶負荷隨季節（jiē）變化較明顯,如以采（cǎi）暖設備為主（zhǔ）要負荷的用戶,夏季流量與（yǔ）冬季流（liú）量相差較大（dà）;而另一類用戶,僅單班生產,多數時間熱負荷為零（líng）。但總的（de）來說,範（fàn）圍度是這種用途的儀表須考慮的重要問題。在熱網的測量應用中,一般（bān）主要考慮測量飽和蒸汽的流量不得（dé）低於（yú）氬氣流量計的下限,以滿足流體（tǐ）流速不得低於5m/s。用戶端的管道一般（bān）在設計上可供幾個設備同時使用,但有時候由於生產需要部分設備不使用（yòng）,使用（yòng）汽流量減小,實（shí）際造成原設計選型口徑過大（dà）,相當於提高了可測（cè）的流量下限,當管道小流（liú）量時（shí）指示無法保證儀表的精度。因此,要盡量采用小點的口徑,以保證測量精度（dù）。
氬氣流量計的選型（xíng）是用好流（liú）量計的關鍵環節。有些場所由於工藝由於管道沒有（yǒu）充滿介質,而用戶不願意縮（suō）管,甚至超出了所選流量計的使用範圍（wéi）而無法測量。因此流（liú）量計（jì）選型時應先初步估算（suàn）,結合溫度和壓力再計算出流量範圍,按照流（liú）量範圍再（zài）選擇（zé）流量計的口徑,避免處於測量的下（xià）限而（ér）導致測量精度的大大降低。氬氣流（liú）量計的儀表口徑及規格要遵循以下原則進行選擇:
(1)明確流體的名稱、成分。(2)明確工作（zuò）狀態的*大、常用、*小流量。(3)明確*高、常用、*低工作壓力和工作溫度。(4)工作狀態下介（jiè）質的黏度。(5)根據被測流體（tǐ）狀態的（de）不同(液體、氣（qì）體、蒸汽)進行儀表流量範圍、口徑大小的計算與選擇。
四、 氬氣流量計的安裝
氬氣流量計的（de）安裝也是使用中的重（chóng）要環節,如（rú）果安裝不當,不僅影響測量的精度,而且會影響儀表的（de）壽命,甚至損壞儀表（biǎo）。氬氣（qì）流量計的安裝一般遵守以下要求（qiú）:
(1)安裝場所（suǒ）和環境的選擇:要避開（kāi）大功率電器、高頻設備及高壓線及強（qiáng）電（diàn）源開關設備;周圍不（bú）能有高溫高輻射設備,電源應不（bú）能和大電機同路且應（yīng）有（yǒu）可靠接地;避開強烈震動場所。
(2)流量計前有彎頭、口徑變管、閥（fá）門時,流量計的上下遊必須有夠的直管段,其長度要求如圖3所示。
(3)在（zài）水平管道上,若被測氣體中含有少量的液體（tǐ）,傳感器應安裝在管（guǎn）線的較高處;相反,則傳感器應安裝在管（guǎn）線的（de）較低（dī）處。
(4)在垂直管道上（shàng）,若被測氣體中含有少量的液體（tǐ）,傳感器的流向應（yīng）由（yóu）下向上;相反,傳感器的流向應該由上往下,這樣不會將液體重量額外附加在探頭上（shàng）。
(5)測量過熱蒸汽,飽和蒸汽和低溫液體時,若條件允許*好采用側（cè）裝,這樣流體的（de）溫度對放大器的影響較小。
(6)當需要在傳感器附近測量壓（yā）力和溫度時,測壓點應在傳感器下遊的3-5D處,測溫點應在傳感器下遊的6-8D處。
五、氬氣流（liú）量計使用中應注意的幾個問（wèn）題（tí）
5.1 震動和幹擾
氬氣流量計是一（yī）種基於震動原理的儀表,對機械震動、流體流動的震（zhèn）動特別敏感,因此應避免（miǎn）安裝在強烈振動的管道上,以免影響測量精度,特別是管道的橫向振動會導致管道內的流體隨之振動,從而使儀表（biǎo）產生附加誤差。振動幅度大於0.2g應安裝（zhuāng）減振支架。
空間高（gāo）頻率電磁幹擾通過信號線和電（diàn）源線（xiàn）的分布電容耦合到儀表的輸（shū）入端,對氬氣流量計（jì）信號構成幹擾,消除這種幹擾的影響主要通過（guò）增加金屬（shǔ）防護罩解決。而低頻電磁幹擾,特（tè）別是民用電源(AC220V,50Hz)是主要的幹擾源,這種幹擾與儀表（biǎo）信號線的敷設、安裝位（wèi）置、安（ān）裝方式（shì）、工作環境、接地環（huán）境及方式有很大關係。電源的幹擾（rǎo）降（jiàng）低（dī）流量（liàng）測量效果,使輸出信號誤差增大（dà）。其檢查方法可以通過公式:f=q*K計算（suàn）出結果,若（ruò）f=50,則可以（yǐ）判定儀表受到電（diàn）源幹擾。避（bì）免電源幹（gàn）擾（rǎo）,主要通過合理選擇安裝（zhuāng）地點,增加（jiā）信號線與電源線之間的間（jiān）隔,流量計信號采用單（dān）獨（dú）接地等措施解決。
5.2 防雷、防雨
防雷、防雨在氬氣（qì）流量（liàng）計的使用中是一項比較重要的工（gōng）作,主要因（yīn）為:儀表及（jí）儀表箱通（tōng）常安裝在室外,風吹雨淋,容易被鏽蝕氧化,使接地效果越來越差;高空架設的電線（xiàn）也是雷擊的對象,GPRS無線（xiàn）抄表係統中的遠傳通信特（tè）別容易受到雷擊波的衝擊引起儀（yí）表損壞;雷電對（duì）氬氣流量計的損壞主要通過以下方式:1、雷電（diàn）經過電源部分侵入燒壞儀表。2、雷電產生的同（tóng）時伴隨強（qiáng）大磁（cí）場儀（yí）表電子元件產生磁感應,瞬間生成強電壓和電流,擊（jī）穿絕緣（yuán）燒壞儀表。
5.3 雷電脈衝波經過無線網絡侵入流量儀燒（shāo）壞通訊芯片或儀表
基於以上原因,安裝在室（shì）外的流量計必須加裝防雨罩,以免流量變送器進水,損壞電子元件。
通常采用的防雷方案:(1)外部防雷:包括避雷針、避雷帶、引（yǐn）下線、接地*等等。(2)內部防雷:在需要保護設備的前端安裝合（hé）適的防雷器,使設備（bèi）、線路與大地（dì）形成一個有條件的等（děng）電位體。
5.4 參數設置
雖然（rán）氬氣（qì）流量計的主要參數在出廠時已設置好,但使用中有時必須根據現場實際情況進行相應（yīng）的調整（zhěng）。其重要參數的正確性是儀表精度的保證。
(1)儀表係數（shù）:是氬氣流量計中一個核心參數,它隻與儀表的尺寸及漩渦發生體的（de）形狀有關。雖（suī）然（rán）使用一段時間後有微笑變化,但除非經過質（zhì）量（liàng）監督部（bù）門校驗,一（yī）般不允許修改。
(2)小信號切除:一般工業用戶管道都會有一定的振動（dòng）,因此會產生假的流量信號,特別停汽狀（zhuàng）態下,會對氬氣流量計計量產生（shēng）較大影響,而小信號切除（chú）功能（néng）正好可以去掉假的（de）流量信號,避免產生結算誤差。
(3)儀表不靈敏區:該參數用來檢出有用信號（hào）,克服無用噪聲。在用戶設置好係統增益參數後,再根據信號強度來設置係統閾（yù）值。一般情（qíng）況下,係（xì）統閾值數（shù）設為信號（hào）強度*低值（zhí）的1/3～1/4。
六、 結語
氬氣流量計以其獨特（tè）的優點在熱網蒸汽計量中廣（guǎng）泛應用,但其安裝、使用條件比較複（fù）雜。隨著電子技術的不斷發展,氬氣流量計（jì）的性能必將得（dé）到更大的提升,比能更（gèng）好地滿足各類用戶的需（xū）求。