淺（qiǎn）析丁烷氣用流量計應用於熱（rè）電廠蒸汽測量中特點及注意事項
點擊次數：1812 發布時間：2021-01-08 06:47:55
丁烷（wán）氣用流量（liàng）計是（shì）一種基於利用流體自然振蕩的原理製成的分離型流量計,屬於一種速（sù）度式流量計, 在石油、電（diàn）力、化工等領域有著較為廣（guǎng）泛的應用。如何用好丁烷氣用流量計一直是許多用戶（hù）非常關心的問題。我（wǒ）廠為熱力發電廠，對於（yú）蒸汽的（de）測量是生產中一項重要的工（gōng）作，通過本文的介紹（shào），讀（dú）者不僅初步了解丁烷氣用流量計的工作原理及特點，同時結合我廠長期使用的經驗，對於丁烷氣用流量計選型及安裝使用過程中必須注意的一些問題將有更深入的了解。
1、丁烷氣用流（liú）量計（jì）的工作原理：
當流體以足夠大的速（sù）度經（jīng）過管道中的（de）旋渦發生體時在兩側交替地產生有規則的旋渦（wō）,這種旋渦稱（chēng）為卡曼渦街（jiē）,如（rú）圖1所（suǒ）示。旋渦列在旋渦發（fā）生（shēng）體下遊非對稱地排列。設旋（xuán）渦的發生頻（pín）率為f,被測介質來流（liú）的（de）平均速度為U,旋渦發生體迎麵寬度為（wéi）d,表體通徑為（wéi）D,根據卡曼渦街原理,有如下關係式:
f=SrU1/d=SrU/md(1)
式中U1--旋渦發生體兩側平均流（liú）速（sù）,m/s;
Sr--斯特勞哈爾數;
m--旋（xuán）渦發生體兩側弓形麵積（jī）與管道橫截麵
麵積之比:
管道內體積流量（liàng）q為:
q=πD2U/4=πD2mdf/4Sr(2)
K=f/q=[πD2md/4Sr]-1 (3)
q=f/K=f/[πD2md/4Sr]-1 (4)
在渦街流量表中（zhōng）,旋渦發生體、管道的幾何尺（chǐ）寸決定了儀表的K值,而斯特勞哈爾數與旋渦發（fā）生體（tǐ）形狀及雷諾數有關,圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關係如圖（tú）2所示。
顯然,在ReD=2×104～7×106範圍內的雷諾（nuò）數可視為常數,這使得儀表在此範圍內可以正常工作。因此,可以通過裝在柱體內部的壓電探頭測量流體出的頻（pín）率,經過放大後變成脈衝信號,從而計（jì）算出流體的流量。
2、丁（dīng）烷氣用流量計在我廠的使用情（qíng）況
丁烷氣用流量（liàng）計在我廠已有十幾年的使用曆史（shǐ）。由於具（jù）有（yǒu）結構簡單、測量範（fàn）圍寬、安裝方便、日常維護費用低等優點,丁烷氣用（yòng）流量計的用戶中數量已從*初十幾戶（hù）發展到現在四十幾（jǐ）戶。熱（rè）用戶流量表型號的統一也有利於電廠人員日常維護及管理。隨著電子技術的發展,流量計由*初的分體式發展到現（xiàn）在的一體化智能式。而日常巡視製度（dù）的完善（shàn）、儀表檢測手段的提升、遠程抄表係統的建立也為丁烷氣用流（liú）量計的（de）正常運行提供了有（yǒu）力保障。
3、丁烷氣用流量計（jì）的選型（xíng）
在熱網中,各類用戶的生產（chǎn）方式差異很大,有（yǒu）的用戶連續生產,終年熱負荷都很穩定;有的用戶負荷隨季節變化較明顯（xiǎn）,如以采暖設備為主要負荷的用戶,夏季流量與冬季流量相（xiàng）差（chà）較大;而另一（yī）類用戶,僅單班生產,多數時間熱負荷為零。但總的來說,範圍度是（shì）這種用途的儀（yí）表須考慮的重要問題。在熱網的測量（liàng）應用中,一（yī）般主要考慮測量飽和（hé）蒸汽（qì）的流量不得低於丁烷氣用流量計的下限,以滿足（zú）流體流速不得低於5m/s。用戶端的管道一般（bān）在設計上可供幾個設備（bèi）同時使（shǐ）用（yòng）,但有時候由於生產需要部分設備不使用,使用汽流量減小,實際造成原設計選型口徑（jìng）過大,相當於提高了可測的流量下限,當管道（dào）小流量時指示無法保證（zhèng）儀表的精度。因此,要盡量采用小點的口徑,以保證測量精度。
丁烷氣用流（liú）量（liàng）計的選型是用好流量計的關鍵環節。有些場所由於工藝由於管道沒有（yǒu）充滿介質,而用（yòng）戶不願意縮管,甚（shèn）至超出了所選流量計的使用範圍而無法測量。因此流量計選型時應先初步估算,結合溫（wēn）度和壓力再計算（suàn）出流量範圍,按照（zhào）流量範圍再選（xuǎn）擇流量計的口徑,避免處於測量的下限而導致測（cè）量精度的大大降低。丁烷氣用流量計的儀（yí）表口徑及規格要遵循以下原則進行選擇（zé）:
(1)明確流體的名稱、成分。(2)明確工作狀態的*大、常用、*小流量（liàng）。(3)明確*高、常用、*低工作壓力和工作溫（wēn）度（dù）。(4)工作狀態下介質的黏度。(5)根據被（bèi）測流體（tǐ）狀態的不（bú）同(液體、氣體、蒸汽)進行（háng）儀表流量範圍、口（kǒu）徑大小的計算與選（xuǎn）擇。
4、丁烷氣用（yòng）流量計的安（ān）裝
丁烷氣用流量計的（de）安（ān）裝（zhuāng）也是使用中的重要環節,如果安裝不當,不僅影響測量的精度（dù）,而且會影響儀表的壽命,甚至損壞儀表。丁烷氣（qì）用流量計的安（ān）裝一般遵守（shǒu）以下（xià）要求:
(1)安裝場所和環境的選擇（zé）:要避開大（dà）功（gōng）率電器、高頻設備及高壓線及強電源（yuán）開關設備;周圍（wéi）不能（néng）有高（gāo）溫高輻（fú）射設備,電源應不能和大電機同路且應有可靠接地;避開強烈震動（dòng）場所。
(2)流量計前有彎頭、口徑（jìng）變管、閥門時,流量計的上下遊（yóu）必須有夠的直管段,其長度（dù）要求如圖3所示。
(3)在水平管道上,若被測氣（qì）體中含有少（shǎo）量的液體（tǐ）,傳感器應安裝在管線的較（jiào）高處;相反,則傳（chuán）感器應安裝（zhuāng）在管線的較低處。
(4)在垂直管道上,若被測氣體中含有少量的液體,傳感器（qì）的流向應由下向上;相反,傳（chuán）感器的（de）流向應該由（yóu）上（shàng）往下,這樣不會將液體重量額（é）外（wài）附加在探頭上。
(5)測量過熱蒸汽,飽和（hé）蒸汽和低溫（wēn）液體時（shí）,若條件允許*好采用側（cè）裝,這樣流體（tǐ）的溫度對放大器的影（yǐng）響較小。
(6)當需要在傳感器附（fù）近（jìn）測量（liàng）壓力和溫度（dù）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。
5、丁烷氣（qì）用流量計使（shǐ）用中（zhōng）應注意的幾個問題
5.1 震動和幹擾
丁烷氣用流量計是一種基於震動原理的儀表,對機（jī）械震動、流體流動的震動特別敏感（gǎn）,因此應避免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（zhì）管道內的（de）流體隨之振動,從而使儀表產生附（fù）加誤差。振動幅度大於0.2g應安裝減振支架。
空間高頻率電磁幹擾通過信號線和電源線（xiàn）的分（fèn）布電容（róng）耦合（hé）到儀表（biǎo）的輸入端,對丁烷氣用流量計信號構成幹擾,消除這種幹擾的影響主要通（tōng）過增加金屬防護（hù）罩解決。而低頻電磁幹擾,特別是民用電源(AC220V,50Hz)是主要的幹擾源,這種幹擾（rǎo）與儀表信號線的敷設、安裝位置、安裝方式、工作環境、接地環境（jìng）及方式有很大關係。電源的幹擾（rǎo）降低流量測量（liàng）效果,使輸出（chū）信號誤差增大。其檢查方法可以通過公式:f=q*K計算出結（jié）果,若f=50,則可（kě）以判定儀表受（shòu）到電源幹擾。避（bì）免電源幹擾,主要通過合理選擇安裝地點,增加信號線（xiàn）與電源線（xiàn）之間的間隔,流量計信號采用單獨接地等措施解決。
5.2 防雷、防雨
防雷、防雨在丁烷氣用流量計的使用中是一項比較（jiào）重要的工作（zuò）,主要（yào）因為:儀表及儀表箱通常安裝在室外,風吹雨淋,容（róng）易被鏽蝕氧化,使接地（dì）效（xiào）果越（yuè）來（lái）越差;高空架設的（de）電線也（yě）是雷擊的對象（xiàng）,GPRS無線抄表係統中的遠傳通信特別容易受（shòu）到雷擊波的衝擊引起儀表（biǎo）損壞;雷電對丁烷（wán）氣用流量計的損壞主要通過以下（xià）方式:1、雷電經過電源部分侵入燒壞儀表。2、雷電產生的同時伴隨強大磁場儀表電子（zǐ）元（yuán）件產生磁感應,瞬間生成強電壓和電流,擊穿絕緣（yuán）燒壞儀表。
5.3 雷（léi）電脈衝波經過無線網絡侵入流量儀燒壞通訊芯片（piàn）或儀表
基於以上原因,安裝在室外的流量計必須加裝防雨罩,以免流量變送器進水,損壞電（diàn）子元件。
通常采用（yòng）的防雷方案:(1)外部防（fáng）雷:包括避（bì）雷（léi）針、避雷帶、引下線（xiàn）、接（jiē）地*等等。(2)內部防雷:在需要（yào）保護（hù）設備的前端安裝合適的防雷器,使設（shè）備（bèi）、線路與大地（dì）形成一個有條件的等電位體。
5.4 參（cān）數設置
雖（suī）然丁烷氣用流量計的主要參數在出廠時已設（shè）置好,但使用中有時（shí）必須（xū）根據現場實際情況進行（háng）相（xiàng）應的調整。其重要參數的（de）正確性是儀表（biǎo）精度的保證。
(1)儀表係數:是丁烷氣用流量計中一個核心參數,它隻與儀表的（de）尺寸及漩渦發（fā）生體（tǐ）的（de）形狀有關（guān）。雖然使用一段時間後有（yǒu）微笑變化,但除非經過質量監（jiān）督（dū）部門校驗,一般不允許修改。
(2)小信號切除:一般工業（yè）用戶管道都會（huì）有一定的振動,因（yīn）此會產生假的流量信（xìn）號,特別停汽狀態下,會對丁烷氣用流量計計量產生較（jiào）大影響,而小（xiǎo）信號切除功能正好可以去掉假的流量信號,避免產生結算誤差。
(3)儀表不靈（líng）敏區:該參數用來檢出有用信號,克服（fú）無（wú）用噪聲。在用戶設置好係統增益參數後,再（zài）根據（jù）信號強度來設置係統閾值。一般情況下,係統（tǒng）閾（yù）值數設為信號強度*低值的（de）1/3～1/4。
6、本文結語
丁烷氣用流量計以（yǐ）其獨特的優點在熱網蒸（zhēng）汽計量中廣泛應用,但其（qí）安裝、使用條件比較複雜。隨著電子技術的不斷（duàn）發展,丁烷氣用流量計的性能必將得到更大的提升,比能更好地滿足各類用戶的需求。
1、丁烷氣用流（liú）量計（jì）的工作原理：
當流體以足夠大的速（sù）度經（jīng）過管道中的（de）旋渦發生體時在兩側交替地產生有規則的旋渦（wō）,這種旋渦稱（chēng）為卡曼渦街（jiē）,如（rú）圖1所（suǒ）示。旋渦列在旋渦發（fā）生（shēng）體下遊非對稱地排列。設旋（xuán）渦的發生頻（pín）率為f,被測介質來流（liú）的（de）平均速度為U,旋渦發生體迎麵寬度為（wéi）d,表體通徑為（wéi）D,根據卡曼渦街原理,有如下關係式:
f=SrU1/d=SrU/md(1)
式中U1--旋渦發生體兩側平均流（liú）速（sù）,m/s;
Sr--斯特勞哈爾數;
m--旋（xuán）渦發生體兩側弓形麵積（jī）與管道橫截麵
麵積之比:
管道內體積流量（liàng）q為:
q=πD2U/4=πD2mdf/4Sr(2)
K=f/q=[πD2md/4Sr]-1 (3)
q=f/K=f/[πD2md/4Sr]-1 (4)
在渦街流量表中（zhōng）,旋渦發生體、管道的幾何尺（chǐ）寸決定了儀表的K值,而斯特勞哈爾數與旋渦發（fā）生體（tǐ）形狀及雷諾數有關,圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關係如圖（tú）2所示。
顯然,在ReD=2×104～7×106範圍內的雷諾（nuò）數可視為常數,這使得儀表在此範圍內可以正常工作。因此,可以通過裝在柱體內部的壓電探頭測量流體出的頻（pín）率,經過放大後變成脈衝信號,從而計（jì）算出流體的流量。
2、丁（dīng）烷氣用流量計在我廠的使用情（qíng）況
丁烷氣用流量（liàng）計在我廠已有十幾年的使用曆史（shǐ）。由於具（jù）有（yǒu）結構簡單、測量範（fàn）圍寬、安裝方便、日常維護費用低等優點,丁烷氣用（yòng）流量計的用戶中數量已從*初十幾戶（hù）發展到現在四十幾（jǐ）戶。熱（rè）用戶流量表型號的統一也有利於電廠人員日常維護及管理。隨著電子技術的發展,流量計由*初的分體式發展到現（xiàn）在的一體化智能式。而日常巡視製度（dù）的完善（shàn）、儀表檢測手段的提升、遠程抄表係統的建立也為丁烷氣用流（liú）量計的（de）正常運行提供了有（yǒu）力保障。
3、丁烷氣用流量計（jì）的選型（xíng）
在熱網中,各類用戶的生產（chǎn）方式差異很大,有（yǒu）的用戶連續生產,終年熱負荷都很穩定;有的用戶負荷隨季節變化較明顯（xiǎn）,如以采暖設備為主要負荷的用戶,夏季流量與冬季流量相（xiàng）差（chà）較大;而另一（yī）類用戶,僅單班生產,多數時間熱負荷為零。但總的來說,範圍度是（shì）這種用途的儀（yí）表須考慮的重要問題。在熱網的測量（liàng）應用中,一（yī）般主要考慮測量飽和（hé）蒸汽（qì）的流量不得低於丁烷氣用流量計的下限,以滿足（zú）流體流速不得低於5m/s。用戶端的管道一般（bān）在設計上可供幾個設備（bèi）同時使（shǐ）用（yòng）,但有時候由於生產需要部分設備不使用,使用汽流量減小,實際造成原設計選型口徑（jìng）過大,相當於提高了可測的流量下限,當管道（dào）小流量時指示無法保證（zhèng）儀表的精度。因此,要盡量采用小點的口徑,以保證測量精度。
丁烷氣用流（liú）量（liàng）計的選型是用好流量計的關鍵環節。有些場所由於工藝由於管道沒有（yǒu）充滿介質,而用（yòng）戶不願意縮管,甚（shèn）至超出了所選流量計的使用範圍而無法測量。因此流量計選型時應先初步估算,結合溫（wēn）度和壓力再計算（suàn）出流量範圍,按照（zhào）流量範圍再選（xuǎn）擇流量計的口徑,避免處於測量的下限而導致測（cè）量精度的大大降低。丁烷氣用流量計的儀（yí）表口徑及規格要遵循以下原則進行選擇（zé）:
(1)明確流體的名稱、成分。(2)明確工作狀態的*大、常用、*小流量（liàng）。(3)明確*高、常用、*低工作壓力和工作溫（wēn）度（dù）。(4)工作狀態下介質的黏度。(5)根據被（bèi）測流體（tǐ）狀態的不（bú）同(液體、氣體、蒸汽)進行（háng）儀表流量範圍、口（kǒu）徑大小的計算與選（xuǎn）擇。
4、丁烷氣用（yòng）流量計的安（ān）裝
丁烷氣用流量計的（de）安（ān）裝（zhuāng）也是使用中的重要環節,如果安裝不當,不僅影響測量的精度（dù）,而且會影響儀表的壽命,甚至損壞儀表。丁烷氣（qì）用流量計的安（ān）裝一般遵守（shǒu）以下（xià）要求:
(1)安裝場所和環境的選擇（zé）:要避開大（dà）功（gōng）率電器、高頻設備及高壓線及強電源（yuán）開關設備;周圍（wéi）不能（néng）有高（gāo）溫高輻（fú）射設備,電源應不能和大電機同路且應有可靠接地;避開強烈震動（dòng）場所。
(2)流量計前有彎頭、口徑（jìng）變管、閥門時,流量計的上下遊（yóu）必須有夠的直管段,其長度（dù）要求如圖3所示。
(3)在水平管道上,若被測氣（qì）體中含有少（shǎo）量的液體（tǐ）,傳感器應安裝在管線的較（jiào）高處;相反,則傳（chuán）感器應安裝（zhuāng）在管線的較低處。
(4)在垂直管道上,若被測氣體中含有少量的液體,傳感器（qì）的流向應由下向上;相反,傳（chuán）感器的（de）流向應該由（yóu）上（shàng）往下,這樣不會將液體重量額（é）外（wài）附加在探頭上。
(5)測量過熱蒸汽,飽和（hé）蒸汽和低溫（wēn）液體時（shí）,若條件允許*好采用側（cè）裝,這樣流體（tǐ）的溫度對放大器的影（yǐng）響較小。
(6)當需要在傳感器附（fù）近（jìn）測量（liàng）壓力和溫度（dù）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。
5、丁烷氣（qì）用流量計使（shǐ）用中（zhōng）應注意的幾個問題
5.1 震動和幹擾
丁烷氣用流量計是一種基於震動原理的儀表,對機（jī）械震動、流體流動的震動特別敏感（gǎn）,因此應避免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（zhì）管道內的（de）流體隨之振動,從而使儀表產生附（fù）加誤差。振動幅度大於0.2g應安裝減振支架。
空間高頻率電磁幹擾通過信號線和電源線（xiàn）的分（fèn）布電容（róng）耦合（hé）到儀表（biǎo）的輸入端,對丁烷氣用流量計信號構成幹擾,消除這種幹擾的影響主要通（tōng）過增加金屬防護（hù）罩解決。而低頻電磁幹擾,特別是民用電源(AC220V,50Hz)是主要的幹擾源,這種幹擾（rǎo）與儀表信號線的敷設、安裝位置、安裝方式、工作環境、接地環境（jìng）及方式有很大關係。電源的幹擾（rǎo）降低流量測量（liàng）效果,使輸出（chū）信號誤差增大。其檢查方法可以通過公式:f=q*K計算出結（jié）果,若f=50,則可（kě）以判定儀表受（shòu）到電源幹擾。避（bì）免電源幹擾,主要通過合理選擇安裝地點,增加信號線（xiàn）與電源線（xiàn）之間的間隔,流量計信號采用單獨接地等措施解決。
5.2 防雷、防雨
防雷、防雨在丁烷氣用流量計的使用中是一項比較（jiào）重要的工作（zuò）,主要（yào）因為:儀表及儀表箱通常安裝在室外,風吹雨淋,容（róng）易被鏽蝕氧化,使接地（dì）效（xiào）果越（yuè）來（lái）越差;高空架設的（de）電線也（yě）是雷擊的對象（xiàng）,GPRS無線抄表係統中的遠傳通信特別容易受（shòu）到雷擊波的衝擊引起儀表（biǎo）損壞;雷電對丁烷（wán）氣用流量計的損壞主要通過以下（xià）方式:1、雷電經過電源部分侵入燒壞儀表。2、雷電產生的同時伴隨強大磁場儀表電子（zǐ）元（yuán）件產生磁感應,瞬間生成強電壓和電流,擊穿絕緣（yuán）燒壞儀表。
5.3 雷（léi）電脈衝波經過無線網絡侵入流量儀燒壞通訊芯片（piàn）或儀表
基於以上原因,安裝在室外的流量計必須加裝防雨罩,以免流量變送器進水,損壞電（diàn）子元件。
通常采用（yòng）的防雷方案:(1)外部防（fáng）雷:包括避（bì）雷（léi）針、避雷帶、引下線（xiàn）、接（jiē）地*等等。(2)內部防雷:在需要（yào）保護（hù）設備的前端安裝合適的防雷器,使設（shè）備（bèi）、線路與大地（dì）形成一個有條件的等電位體。
5.4 參（cān）數設置
雖（suī）然丁烷氣用流量計的主要參數在出廠時已設（shè）置好,但使用中有時（shí）必須（xū）根據現場實際情況進行（háng）相（xiàng）應的調整。其重要參數的（de）正確性是儀表（biǎo）精度的保證。
(1)儀表係數:是丁烷氣用流量計中一個核心參數,它隻與儀表的（de）尺寸及漩渦發（fā）生體（tǐ）的（de）形狀有關（guān）。雖然使用一段時間後有（yǒu）微笑變化,但除非經過質量監（jiān）督（dū）部門校驗,一般不允許修改。
(2)小信號切除:一般工業（yè）用戶管道都會（huì）有一定的振動,因（yīn）此會產生假的流量信（xìn）號,特別停汽狀態下,會對丁烷氣用流量計計量產生較（jiào）大影響,而小（xiǎo）信號切除功能正好可以去掉假的流量信號,避免產生結算誤差。
(3)儀表不靈（líng）敏區:該參數用來檢出有用信號,克服（fú）無（wú）用噪聲。在用戶設置好係統增益參數後,再（zài）根據（jù）信號強度來設置係統閾值。一般情況下,係統（tǒng）閾（yù）值數設為信號強度*低值的（de）1/3～1/4。
6、本文結語
丁烷氣用流量計以（yǐ）其獨特的優點在熱網蒸（zhēng）汽計量中廣泛應用,但其（qí）安裝、使用條件比較複雜。隨著電子技術的不斷（duàn）發展,丁烷氣用流量計的性能必將得到更大的提升,比能更好地滿足各類用戶的需求。