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丙烯流量計在熱（rè）電廠蒸汽測量中的應用（yòng）
點擊（jī）次數（shù）：2060 發布時間：2021-01-08 07:20:28
作為一種速度（dù）式的流量測量儀表，丙烯流量計石油、電力、化工等領域有著廣（guǎng）泛的應用。丙烯流量計（jì）是一種基於利（lì）用流體自然振蕩的原理製成（chéng）的分離型流量計,當流體以足夠大的速度經過（guò）管道中的旋渦發生體（tǐ）時在兩側交替地產生有規（guī）則的旋渦（wō）,這種旋渦稱為卡（kǎ）門渦街,丙烯流量計也由（yóu）此得名，本文通（tōng）過介紹了（le）丙（bǐng）烯流量（liàng）計的工作原理及特點,結合我廠長期使用的經驗,介（jiè）紹丙烯流量計選型及（jí）安（ān）裝使用過程中必須注意的一些問題。
一、丙烯（xī）流量（liàng）計的工作原理：
渦（wō）街流量的工作原理可見圖1所示。旋渦列（liè）在旋（xuán）渦發生體下遊（yóu）非（fēi）對稱地排列。設（shè）旋渦的發生頻率為f,被測介質來流的平均速（sù）度為U,旋渦發生體迎麵寬度為d,表體通徑為D,根據卡門渦街原理（lǐ）,有如下關係式:
f=SrU1/d=SrU/md(1)
式中（zhōng）U1--旋渦發生體兩側平均流速,m/s;
Sr--斯特勞（láo）哈（hā）爾數;
m--旋渦（wō）發生體兩側弓（gōng）形麵積與管道橫（héng）截（jié）麵
麵積（jī）之比:
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)
在渦街流量表（biǎo）中,旋渦發（fā）生體（tǐ）、管道的幾何尺寸決定了儀表的K值,而斯特勞哈爾數與旋渦發生體形（xíng）狀（zhuàng）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（léi）諾數的關係如圖2所示。
顯然（rán）,在（zài）ReD=2×104～7×106範圍內的（de）雷（léi）諾數可視為常數,這使得儀表在此範圍內可以正常工作。因此（cǐ）,可以通過裝（zhuāng）在柱體內部（bù）的壓電探頭（tóu）測量流體出的頻率,經過放大後變成脈衝信號（hào）,從而計算出流體的流量。
二（èr）、 丙（bǐng）烯流量計在我廠的使用情況
丙烯流量計在我廠已有十幾年的使用曆（lì）史。由於具有結構簡（jiǎn）單、測量範圍寬、安裝方便、日常維護費用低等優點,丙烯流量計的用戶中數量已從*初十（shí）幾戶發展到現在四十幾戶。熱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（liú）量（liàng）計由*初的分體式發展（zhǎn）到現在的一（yī）體（tǐ）化（huà）智能式。而日常巡視製度的完善、儀表檢測手段的提升、遠程抄表係統的建立也為丙烯流量計的正（zhèng）常運行提供（gòng）了有（yǒu）力保障。
三、 丙烯流量計的選型
在熱網中,各類用戶的生產方式差異很大,有的（de）用戶連續生產,終年熱負荷都（dōu）很穩定;有的用戶（hù）負荷隨季節（jiē）變化較明顯,如以采暖設備為主要負荷的用戶,夏季流量與冬季流量相差較大;而另一類用戶,僅單班生產,多數時間熱負荷為零。但總的（de）來說,範圍（wéi）度是這種用途的儀表須考慮的重要問題。在熱網的測（cè）量應用中,一般主要考慮（lǜ）測量飽和蒸汽的流量不得低於丙烯流（liú）量（liàng）計的下限,以滿足（zú）流（liú）體流（liú）速不得低於5m/s。用戶端的管道一般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,使用汽流量減小,實際造成原設計選型口徑過大,相當於提高了可測的流量下（xià）限（xiàn）,當管道小流量時（shí）指示無（wú）法保證儀表的精度。因此,要盡量采（cǎi）用小點的口徑,以保（bǎo）證測量精度。
丙烯流量計的（de）選型是用好流量計的（de）關（guān）鍵環節。有些場所由於工藝由於管道沒有（yǒu）充滿（mǎn）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而無法測量。因此流量計選型時應先初步（bù）估算,結合溫度和壓力再計算出流（liú）量範圍,按照流量範圍再選擇流量計的口徑,避免處（chù）於測量的下限而導致測量（liàng）精度的大大降低。丙烯流量計（jì）的儀表口徑及規格要遵循以下原則（zé）進行選擇:
(1)明確（què）流體的名稱、成分。(2)明確工作狀態的（de）*大、常用、*小流量。(3)明確*高、常（cháng）用、*低工作壓力和工作溫（wēn）度。(4)工作狀態下介質的（de）黏度。(5)根據被測流體狀態的不同(液體、氣（qì）體、蒸汽)進行儀表流量（liàng）範圍、口徑大小的計算與（yǔ）選擇。
四、 丙烯流量（liàng）計的安裝
丙烯流量計的（de）安裝也是使用中的重（chóng）要環節,如果安裝（zhuāng）不當,不僅影響測量的精度（dù）,而且會影響儀表的壽（shòu）命,甚至損壞儀表。丙烯流量計的安裝一般遵（zūn）守以下要求:
(1)安裝場所和環境（jìng）的選擇:要避開大（dà）功率電器、高頻設備及高壓線及強電源開關（guān）設備;周圍不能有高溫高輻射設備,電源應不能（néng）和大電機同路（lù）且應有可靠接地;避開（kāi）強烈震動場（chǎng）所。
(2)流量計前有彎頭、口徑變（biàn）管、閥門時,流量計（jì）的上下遊（yóu）必須有夠（gòu）的直管段,其長度（dù）要求如圖3所示。
(3)在水平管（guǎn）道上,若被測氣體中含有少量的液體,傳感器應安裝在管線的較高處;相反（fǎn）,則傳感器應安裝在管線的較低處。
(4)在垂直管道上,若被測氣體中含有少量的液體,傳感器的流向應由下向上;相反（fǎn）,傳感器的流向應該由上往下,這樣不會將液體（tǐ）重量額外附加（jiā）在探頭上。
(5)測量過熱蒸汽,飽和蒸汽（qì）和（hé）低溫液體（tǐ）時,若（ruò）條件允許*好采用側裝,這樣流體的溫度對放大（dà）器的影響較小。
(6)當需要在傳感器附近測量壓力和溫度時,測壓點應在（zài）傳（chuán）感器下（xià）遊（yóu）的3-5D處（chù）,測溫點（diǎn）應（yīng）在傳感器下遊的6-8D處。
五、丙烯流量計使用中應注意的幾（jǐ）個問題
5.1 震動和幹擾（rǎo）
丙烯流量（liàng）計是一種基於震動原理的儀（yí）表,對（duì）機械震動、流體流動的震動特別敏感,因此應避免（miǎn）安裝在強烈振動的管道上（shàng）,以（yǐ）免影響測量精度,特別是管（guǎn）道的橫向振動會導致管道內的流體隨之振動,從而使儀表產生附加誤差。振動幅度大於0.2g應安裝減振支架。
空（kōng）間高頻率（lǜ）電磁幹擾通過信號線和電源線的分布電容耦合到儀表的輸入端,對丙烯流量計信號構成幹擾,消除這種幹擾的影響主（zhǔ）要通過增加金屬防（fáng）護罩（zhào）解決（jué）。而低頻電（diàn）磁幹擾,特別是民用電源(AC220V,50Hz)是主要的幹擾源,這種幹擾與儀表信號線的敷設、安裝位置、安裝方（fāng）式、工作環境、接地環境（jìng）及方式有很大關係。電源的幹擾降低（dī）流量（liàng）測（cè）量效果,使輸出信號誤差增大。其檢查方法可以通過公式:f=q*K計算出結果,若f=50,則可以判（pàn）定儀表受到電源幹擾。避免電源幹擾,主要通過合（hé）理選擇安裝地點,增加信號線與電源線（xiàn）之間的間隔,流量計信號采用單獨接地等措（cuò）施解決（jué）。
5.2 防雷、防雨
防雷（léi）、防雨在丙（bǐng）烯流（liú）量計的使用（yòng）中是一項比較重要的工（gōng）作,主（zhǔ）要因為:儀表及儀表箱（xiāng）通（tōng）常安裝在室外,風吹（chuī）雨淋,容易被鏽蝕氧（yǎng）化,使接（jiē）地效果越（yuè）來越差;高空架設的電線也是雷（léi）擊的對（duì）象,GPRS無（wú）線抄表係統中的遠傳（chuán）通（tōng）信特別容易受到雷擊波的衝擊（jī）引起儀（yí）表損壞;雷電對（duì）丙烯流量計的損壞主要通過以下方式（shì）:1、雷電經過電（diàn）源（yuán）部分侵入燒壞儀表。2、雷電產（chǎn）生的同時伴隨（suí）強大（dà）磁（cí）場儀表電子元件產生磁感應,瞬間生成強電壓和電流,擊穿（chuān）絕（jué）緣燒壞儀表。
5.3 雷電脈衝波經過（guò）無線網絡侵（qīn）入流量儀燒壞通訊芯片或儀表（biǎo）
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（sòng）器進水（shuǐ）,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（bì）雷帶、引下（xià）線、接地*等等。(2)內部（bù）防雷:在需要保護設備的前端安裝合（hé）適的防雷器,使設備、線路與大（dà）地形成一個（gè）有條件的等電位體（tǐ）。
5.4 參數設（shè）置
雖（suī）然丙烯流（liú）量計的主（zhǔ）要參數在（zài）出廠時已設置好,但使用（yòng）中有時必須根據現場實際情況進行（háng）相應的調整（zhěng）。其重（chóng）要參數的正確（què）性是儀表精度的保證。
(1)儀表係數:是丙烯流量計中（zhōng）一個核心參數,它隻與儀表的尺寸及漩渦發（fā）生（shēng）體的形狀有關。雖然使用一段時間後有微笑變化,但除（chú）非經過質量監督部（bù）門校（xiào）驗,一般不允許（xǔ）修（xiū）改。
(2)小信號切除:一般工（gōng）業用戶管道都會有一定的振動,因此會產生假的流量信號,特別停汽狀態下,會對丙烯流量計計量產生較大影響,而小信號切除功能正（zhèng）好（hǎo）可以去掉假的流量信號,避免產生結算誤差。
(3)儀表不靈敏區:該參數用來（lái）檢出（chū）有用信（xìn）號,克服無用噪聲。在用戶設置（zhì）好（hǎo）係統增益參數後,再根據信（xìn）號（hào）強度來設置（zhì）係統閾值。一般（bān）情況下（xià）,係（xì）統閾值數設為信號強度*低值的1/3～1/4。
六、 結語
丙烯流量計以其獨特的（de）優點在熱網蒸汽計量中廣泛應用,但其安裝、使用條件比較複雜。隨著電子技術的不斷發展,丙烯流量（liàng）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。
一、丙烯（xī）流量（liàng）計的工作原理：
渦（wō）街流量的工作原理可見圖1所示。旋渦列（liè）在旋（xuán）渦發生體下遊（yóu）非（fēi）對稱地排列。設（shè）旋渦的發生頻率為f,被測介質來流的平均速（sù）度為U,旋渦發生體迎麵寬度為d,表體通徑為D,根據卡門渦街原理（lǐ）,有如下關係式:
f=SrU1/d=SrU/md(1)
式中（zhōng）U1--旋渦發生體兩側平均流速,m/s;
Sr--斯特勞（láo）哈（hā）爾數;
m--旋渦（wō）發生體兩側弓（gōng）形麵積與管道橫（héng）截（jié）麵
麵積（jī）之比:
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)
在渦街流量表（biǎo）中,旋渦發（fā）生體（tǐ）、管道的幾何尺寸決定了儀表的K值,而斯特勞哈爾數與旋渦發生體形（xíng）狀（zhuàng）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（léi）諾數的關係如圖2所示。
顯然（rán）,在（zài）ReD=2×104～7×106範圍內的（de）雷（léi）諾數可視為常數,這使得儀表在此範圍內可以正常工作。因此（cǐ）,可以通過裝（zhuāng）在柱體內部（bù）的壓電探頭（tóu）測量流體出的頻率,經過放大後變成脈衝信號（hào）,從而計算出流體的流量。
二（èr）、 丙（bǐng）烯流量計在我廠的使用情況
丙烯流量計在我廠已有十幾年的使用曆（lì）史。由於具有結構簡（jiǎn）單、測量範圍寬、安裝方便、日常維護費用低等優點,丙烯流量計的用戶中數量已從*初十（shí）幾戶發展到現在四十幾戶。熱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（liú）量（liàng）計由*初的分體式發展（zhǎn）到現在的一（yī）體（tǐ）化（huà）智能式。而日常巡視製度的完善、儀表檢測手段的提升、遠程抄表係統的建立也為丙烯流量計的正（zhèng）常運行提供（gòng）了有（yǒu）力保障。
三、 丙烯流量計的選型
在熱網中,各類用戶的生產方式差異很大,有的（de）用戶連續生產,終年熱負荷都（dōu）很穩定;有的用戶（hù）負荷隨季節（jiē）變化較明顯,如以采暖設備為主要負荷的用戶,夏季流量與冬季流量相差較大;而另一類用戶,僅單班生產,多數時間熱負荷為零。但總的（de）來說,範圍（wéi）度是這種用途的儀表須考慮的重要問題。在熱網的測（cè）量應用中,一般主要考慮（lǜ）測量飽和蒸汽的流量不得低於丙烯流（liú）量（liàng）計的下限,以滿足（zú）流（liú）體流（liú）速不得低於5m/s。用戶端的管道一般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,使用汽流量減小,實際造成原設計選型口徑過大,相當於提高了可測的流量下（xià）限（xiàn）,當管道小流量時（shí）指示無（wú）法保證儀表的精度。因此,要盡量采（cǎi）用小點的口徑,以保（bǎo）證測量精度。
丙烯流量計的（de）選型是用好流量計的（de）關（guān）鍵環節。有些場所由於工藝由於管道沒有（yǒu）充滿（mǎn）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而無法測量。因此流量計選型時應先初步（bù）估算,結合溫度和壓力再計算出流（liú）量範圍,按照流量範圍再選擇流量計的口徑,避免處（chù）於測量的下限而導致測量（liàng）精度的大大降低。丙烯流量計（jì）的儀表口徑及規格要遵循以下原則（zé）進行選擇:
(1)明確（què）流體的名稱、成分。(2)明確工作狀態的（de）*大、常用、*小流量。(3)明確*高、常（cháng）用、*低工作壓力和工作溫（wēn）度。(4)工作狀態下介質的（de）黏度。(5)根據被測流體狀態的不同(液體、氣（qì）體、蒸汽)進行儀表流量（liàng）範圍、口徑大小的計算與（yǔ）選擇。
四、 丙烯流量（liàng）計的安裝
丙烯流量計的（de）安裝也是使用中的重（chóng）要環節,如果安裝（zhuāng）不當,不僅影響測量的精度（dù）,而且會影響儀表的壽（shòu）命,甚至損壞儀表。丙烯流量計的安裝一般遵（zūn）守以下要求:
(1)安裝場所和環境（jìng）的選擇:要避開大（dà）功率電器、高頻設備及高壓線及強電源開關（guān）設備;周圍不能有高溫高輻射設備,電源應不能（néng）和大電機同路（lù）且應有可靠接地;避開（kāi）強烈震動場（chǎng）所。
(2)流量計前有彎頭、口徑變（biàn）管、閥門時,流量計（jì）的上下遊（yóu）必須有夠（gòu）的直管段,其長度（dù）要求如圖3所示。
(3)在水平管（guǎn）道上,若被測氣體中含有少量的液體,傳感器應安裝在管線的較高處;相反（fǎn）,則傳感器應安裝在管線的較低處。
(4)在垂直管道上,若被測氣體中含有少量的液體,傳感器的流向應由下向上;相反（fǎn）,傳感器的流向應該由上往下,這樣不會將液體（tǐ）重量額外附加（jiā）在探頭上。
(5)測量過熱蒸汽,飽和蒸汽（qì）和（hé）低溫液體（tǐ）時,若（ruò）條件允許*好采用側裝,這樣流體的溫度對放大（dà）器的影響較小。
(6)當需要在傳感器附近測量壓力和溫度時,測壓點應在（zài）傳（chuán）感器下（xià）遊（yóu）的3-5D處（chù）,測溫點（diǎn）應（yīng）在傳感器下遊的6-8D處。
五、丙烯流量計使用中應注意的幾（jǐ）個問題
5.1 震動和幹擾（rǎo）
丙烯流量（liàng）計是一種基於震動原理的儀（yí）表,對（duì）機械震動、流體流動的震動特別敏感,因此應避免（miǎn）安裝在強烈振動的管道上（shàng）,以（yǐ）免影響測量精度,特別是管（guǎn）道的橫向振動會導致管道內的流體隨之振動,從而使儀表產生附加誤差。振動幅度大於0.2g應安裝減振支架。
空（kōng）間高頻率（lǜ）電磁幹擾通過信號線和電源線的分布電容耦合到儀表的輸入端,對丙烯流量計信號構成幹擾,消除這種幹擾的影響主（zhǔ）要通過增加金屬防（fáng）護罩（zhào）解決（jué）。而低頻電（diàn）磁幹擾,特別是民用電源(AC220V,50Hz)是主要的幹擾源,這種幹擾與儀表信號線的敷設、安裝位置、安裝方（fāng）式、工作環境、接地環境（jìng）及方式有很大關係。電源的幹擾降低（dī）流量（liàng）測（cè）量效果,使輸出信號誤差增大。其檢查方法可以通過公式:f=q*K計算出結果,若f=50,則可以判（pàn）定儀表受到電源幹擾。避免電源幹擾,主要通過合（hé）理選擇安裝地點,增加信號線與電源線（xiàn）之間的間隔,流量計信號采用單獨接地等措（cuò）施解決（jué）。
5.2 防雷、防雨
防雷（léi）、防雨在丙（bǐng）烯流（liú）量計的使用（yòng）中是一項比較重要的工（gōng）作,主（zhǔ）要因為:儀表及儀表箱（xiāng）通（tōng）常安裝在室外,風吹（chuī）雨淋,容易被鏽蝕氧（yǎng）化,使接（jiē）地效果越（yuè）來越差;高空架設的電線也是雷（léi）擊的對（duì）象,GPRS無（wú）線抄表係統中的遠傳（chuán）通（tōng）信特別容易受到雷擊波的衝擊（jī）引起儀（yí）表損壞;雷電對（duì）丙烯流量計的損壞主要通過以下方式（shì）:1、雷電經過電（diàn）源（yuán）部分侵入燒壞儀表。2、雷電產（chǎn）生的同時伴隨（suí）強大（dà）磁（cí）場儀表電子元件產生磁感應,瞬間生成強電壓和電流,擊穿（chuān）絕（jué）緣燒壞儀表。
5.3 雷電脈衝波經過（guò）無線網絡侵（qīn）入流量儀燒壞通訊芯片或儀表（biǎo）
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（sòng）器進水（shuǐ）,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（bì）雷帶、引下（xià）線、接地*等等。(2)內部（bù）防雷:在需要保護設備的前端安裝合（hé）適的防雷器,使設備、線路與大（dà）地形成一個（gè）有條件的等電位體（tǐ）。
5.4 參數設（shè）置
雖（suī）然丙烯流（liú）量計的主（zhǔ）要參數在（zài）出廠時已設置好,但使用（yòng）中有時必須根據現場實際情況進行（háng）相應的調整（zhěng）。其重（chóng）要參數的正確（què）性是儀表精度的保證。
(1)儀表係數:是丙烯流量計中（zhōng）一個核心參數,它隻與儀表的尺寸及漩渦發（fā）生（shēng）體的形狀有關。雖然使用一段時間後有微笑變化,但除（chú）非經過質量監督部（bù）門校（xiào）驗,一般不允許（xǔ）修（xiū）改。
(2)小信號切除:一般工（gōng）業用戶管道都會有一定的振動,因此會產生假的流量信號,特別停汽狀態下,會對丙烯流量計計量產生較大影響,而小信號切除功能正（zhèng）好（hǎo）可以去掉假的流量信號,避免產生結算誤差。
(3)儀表不靈敏區:該參數用來（lái）檢出（chū）有用信（xìn）號,克服無用噪聲。在用戶設置（zhì）好（hǎo）係統增益參數後,再根據信（xìn）號（hào）強度來設置（zhì）係統閾值。一般（bān）情況下（xià）,係（xì）統閾值數設為信號強度*低值的1/3～1/4。
六、 結語
丙烯流量計以其獨特的（de）優點在熱網蒸汽計量中廣泛應用,但其安裝、使用條件比較複雜。隨著電子技術的不斷發展,丙烯流量（liàng）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。