渦街氣體流量計在工業生產中的使用與維護
點擊次數：2073 發布（bù）時間：2021-01-06 11:28:44
摘要:渦街氣體流量計是速度式（shì）流量計，具有溫壓補償、瞬時（shí）流量（liàng）顯示（shì）和累積流量（liàng）積（jī）算（suàn）功能。選（xuǎn）用儀表類型時要考慮應用場合、精度要求和儀表功能等因（yīn）素（sù）。該（gāi）文介紹渦街氣體流量計的（de）正確安裝和維護及其在（zài）使用過程（chéng）中常見故障現（xiàn）象和處理方法。
引言
渦街氣體流量計（jì）是速度式流量計之一，主要用於工（gōng）業管道介質流體的流量測量（liàng），如液體（tǐ）、氣體、蒸氣等單相流滿管（guǎn）介質的測量。有模擬量標準信號或數字量脈衝信號輸出，智（zhì）能流量顯（xiǎn）示儀，具有（yǒu）溫壓補（bǔ）償、瞬時流量顯示和（hé）累積流量積算功能。便於計算機等數字係統配套使用，是一種比較先（xiān）進、理（lǐ）想的（de）流量儀表。
1 渦街氣體流量（liàng）計的工作原理
渦街氣體流量計是由漩渦發（fā）生體、頻率檢測器和信號轉換器等環節組成（chéng），輸出 4 ～ 20 mADC 信號或脈衝電壓信號。其測量原理是在流動的流體中的垂直流動方向安（ān）放 1 根或多根非流（liú）體型阻流體，在一定（dìng）的流量範圍內，流（liú）體在阻流體兩側（cè）交替地分離、釋放出 2 串頻率正比於管道內的（de）平均流速、規則的、不對稱有規律的交替漩渦列（liè），如圖 1 所示，且兩側漩渦（wō）旋轉方向相反（fǎn） 。采用檢測（cè）元（yuán）件測出漩渦頻率就可以推算出流體的流（liú）量。
假設被測介質的平均流速為 v，旋渦的發生頻率為 f，旋渦（wō）發生體迎麵寬度為 d，一側漩渦產生的頻率 f 與（yǔ） v 和 d 之間有如下關係式:
發生體的形狀和尺寸一定時，S r 可視為常數，渦街頻率與體積流量成（chéng）比例關係，不受流體物理性質和組份變化（huà）的（de）影響。
渦街氣體流量計可以測量單（dān）相流狀態下的液體、氣體和蒸汽（qì）的流量（liàng），在混相流體狀態時，流量計是不能作出精確測量的（de）。
2 渦街氣體流量計的選用
渦街氣體流量計按傳（chuán）感器分為法蘭式、夾持式和插入式。選型時優先考慮法蘭式，其次是夾持式。原因是夾（jiá）持式和插入式流量計的精（jīng）度受（shòu）安裝（zhuāng）影響較大，不（bú）規範（fàn）的安裝將產生很大的測量（liàng）誤（wù）差 。無需做精確控製和（hé）計量的場（chǎng）合，可以選用插入式渦街氣體流（liú）量計。渦（wō）街氣（qì）體流量計有一（yī）體式和分體式兩種類型，在高溫環境或高空或井中安裝的場合，為（wéi）了改善儀表的（de）工（gōng）作環境或方（fāng）便儀表（biǎo）的檢（jiǎn）修選用（yòng）分體式儀表。采用一體式儀表時，安裝點周圍應（yīng）該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護。
3 渦街氣體流量計的溫壓（yā）補償
氣體是可壓縮流體，當溫度和（hé）壓力變化時，其體積量將（jiāng）隨之改變。氣體流量測量時均要求流量計輸出標準體積流量或（huò）質量流量（liàng），而渦街氣（qì）體流量計隻能測（cè）量出工況下（xià）的體積流量，所（suǒ）以渦街氣體流量計（jì）測量一般氣（qì）體或蒸汽時儀表（biǎo）選型一定要考慮溫壓補償功能。通過溫壓補償可以將工況體積流（liú）量轉換為質量（liàng）流量或標況體積流量。測量一般氣體（tǐ）時，補償原理（lǐ）是根據標準氣體狀態方程式:
式中:P 0 ，P 1 分別為標準（zhǔn）狀態下（xià）和工況下的絕對壓力(Pa);T 0 ，T 1 分別為標準（zhǔn）狀態下和工況下的熱力學溫度(K);V 0 ，V 1 分（fèn）別為標準狀態（tài）下（xià）和工況下的（de）氣（qì）體體積。
測量（liàng）蒸汽時，不能使（shǐ）用（yòng）標（biāo）準（zhǔn）氣（qì）體狀態方程式，飽和（hé）蒸（zhēng）氣隻需壓力或溫度補償。一般有以（yǐ）下兩種補（bǔ）償方式:
一是當渦街氣體（tǐ）流量計傳感器無內置壓力、溫度檢測元件時（shí），隻能在（zài）儀表（biǎo）內部做（zuò）靜態補償，就是輸入固定的溫度（dù）和（hé）壓力值用於補償。此方法隻適用於溫度（dù）壓力變（biàn）化（huà）不大的場所。渦街氣體流量計傳感器有（yǒu）內置壓力和溫度檢測元（yuán）件時，儀表根據所測溫度和壓力判斷蒸汽狀態是屬於飽和蒸氣還是過（guò）熱蒸汽，由儀表內部（bù）存儲的蒸汽數據庫自動計算（suàn）質量流量。
二是采用蒸汽（qì）流量積算儀，將渦街氣體流量計所測工況體積流（liú）量以及溫度（dù）和壓力變送器所測信號（hào）傳到（dào）蒸汽流量積（jī）算儀（yí），如（rú）圖 2 所示由蒸汽流量積算儀進行補償（cháng）運算。蒸汽流量積算儀內置過（guò）熱蒸汽以及飽和蒸氣補償（cháng）算法（fǎ），可以輸出質量流量（liàng）、標（biāo）準體積流量甚至熱量和比焓等（děng）。
4 渦街氣體流量計的（de）安裝（zhuāng）
渦街氣體流量計（jì）的正確安裝是保障儀表正常（cháng）運行的（de）重要環節，若安裝不正（zhèng）確，輕（qīng）則影響儀表的測量精度，重則影響儀表的（de）使用壽命，甚（shèn）至會損壞儀表。渦街氣體流量計的安裝管道要（yào）避免高溫熱源和輻射源的影響，安裝場所須有隔熱通風措施，避開強腐蝕環境。為了（le）消除電幹擾，現場布線要與高壓線、電源線和電力設備保持足夠的距離。
渦街氣體流量計盡量避免安裝在震（zhèn）動較強的管道上，特別是橫（héng）向震動;流（liú）量計盡量避免安（ān）裝在架（jià）空而過（guò）長（zhǎng）的管道上，導致流量計下垂，造成法蘭的密封泄漏;若必須在（zài）上述兩種情況下安裝，需在傳（chuán）感器的上下遊 2D 處分別（bié）設置管道緊固裝置（zhì）並加防震墊。渦街（jiē）氣體流量計安裝在室外應注意防水，電（diàn）氣接口處應將電纜線彎成 U 形，避（bì）免水（shuǐ）順著（zhe）電纜（lǎn）線進入儀表殼內。渦街氣體流量計安裝（zhuāng）點的上遊較近處若安裝有不斷開（kāi）關的閥門，會影響流量計的使用壽命，易對流量計造成永久性損壞。
渦（wō）街氣體流量計（jì）的口徑如果與工藝管道相同，不能滿足流量儀（yí）表要求（qiú）時，或者在此流速下測量準確度不能保證（zhèng）時，需要縮小（xiǎo）儀表口徑，從而提高管內流速，保證測（cè）量精度。上下遊必須有足夠的直管段，若傳感器安裝點的上遊在同一平麵上有 2 個 90°彎頭時，上遊直管段≥25D，下遊直管段≥5D。根據測量的（de）需要（yào），需在渦街氣體流量計附近測量壓力和溫度時，測壓點應（yīng）在傳感器下遊的(3 ～5)D 處，測溫點應在傳感器下遊的(6 ～8)D 處，如圖 3 所示。
5 渦街氣體流量計的維護與故障處（chù）理
渦街氣體流（liú）量計無可動部（bù）件（jiàn），所（suǒ）以（yǐ）在正常使用情況下（xià），維護工作量（liàng）較少。在儀表投用（yòng）的初始階段，要求液體流量緩慢增加（jiā），以免損壞儀表的渦（wō）街發（fā）生體。
5．1 渦街氣體流量計（jì）的維護（hù）
日常維護的任務是:密切關注渦街氣體（tǐ）流量計顯示板（bǎn）的低電池指示燈，如有閃光現（xiàn）象應盡快更換內部電池;定期檢查屏蔽和接地情況，消除外界幹擾，有時指示問題是由於受到幹擾（rǎo）造成的;定期清洗（xǐ）渦（wō）街氣體流量計的探頭，探頭檢測孔如果被汙物堵塞，會影響正常測量。
5．2 渦街氣體流量計的故障現象與處理
現（xiàn）象 1:計量不準。處理方法:檢查（chá）儀表 K 係數或口徑等關鍵參數設置（zhì）;檢查測量氣體或蒸汽時補償方式或（huò）參數是否正確;檢查流（liú）量計（jì）安裝時墊片是否同心或伸入管道等等。
現象 2:傳感器損壞。處理方法（fǎ）:在蒸（zhēng）汽測量中，99%的渦街氣體流量計傳感器損壞原因是因為水錘，為避免水錘的產生需在工藝管線增加疏水（shuǐ）器;檢查傳感器材質選擇是否正確，介質是否腐（fǔ）蝕儀表（biǎo）傳感器;檢查傳感器工作溫度是否大於額定（dìng）值。
6 結語
渦（wō）街氣體流量計（jì）采用微功耗高新技術，采用鋰電池（chí）供電，可不間斷運行（háng）2 年以上;可就地顯示瞬時流量、累積流量等。渦街氣體（tǐ）流量計廣泛適用於化（huà）工、石油、冶金、電力、煤炭等領域。隻有在正確選型、正確安（ān）裝和正確維護下才能保證其發揮應有的作用（yòng）。
引言
渦街氣體流量計（jì）是速度式流量計之一，主要用於工（gōng）業管道介質流體的流量測量（liàng），如液體（tǐ）、氣體、蒸氣等單相流滿管（guǎn）介質的測量。有模擬量標準信號或數字量脈衝信號輸出，智（zhì）能流量顯（xiǎn）示儀，具有（yǒu）溫壓補（bǔ）償、瞬時流量顯示和（hé）累積流量積算功能。便於計算機等數字係統配套使用，是一種比較先（xiān）進、理（lǐ）想的（de）流量儀表。
1 渦街氣體流量（liàng）計的工作原理
渦街氣體流量計是由漩渦發（fā）生體、頻率檢測器和信號轉換器等環節組成（chéng），輸出 4 ～ 20 mADC 信號或脈衝電壓信號。其測量原理是在流動的流體中的垂直流動方向安（ān）放 1 根或多根非流（liú）體型阻流體，在一定（dìng）的流量範圍內，流（liú）體在阻流體兩側（cè）交替地分離、釋放出 2 串頻率正比於管道內的（de）平均流速、規則的、不對稱有規律的交替漩渦列（liè），如圖 1 所示，且兩側漩渦（wō）旋轉方向相反（fǎn） 。采用檢測（cè）元（yuán）件測出漩渦頻率就可以推算出流體的流（liú）量。
假設被測介質的平均流速為 v，旋渦的發生頻率為 f，旋渦（wō）發生體迎麵寬度為 d，一側漩渦產生的頻率 f 與（yǔ） v 和 d 之間有如下關係式:
發生體的形狀和尺寸一定時，S r 可視為常數，渦街頻率與體積流量成（chéng）比例關係，不受流體物理性質和組份變化（huà）的（de）影響。
渦街氣體流量計可以測量單（dān）相流狀態下的液體、氣體和蒸汽（qì）的流量（liàng），在混相流體狀態時，流量計是不能作出精確測量的（de）。
2 渦街氣體流量計的選用
渦街氣體流量計按傳（chuán）感器分為法蘭式、夾持式和插入式。選型時優先考慮法蘭式，其次是夾持式。原因是夾（jiá）持式和插入式流量計的精（jīng）度受（shòu）安裝（zhuāng）影響較大，不（bú）規範（fàn）的安裝將產生很大的測量（liàng）誤（wù）差 。無需做精確控製和（hé）計量的場（chǎng）合，可以選用插入式渦街氣體流（liú）量計。渦（wō）街氣（qì）體流量計有一（yī）體式和分體式兩種類型，在高溫環境或高空或井中安裝的場合，為（wéi）了改善儀表的（de）工（gōng）作環境或方（fāng）便儀表（biǎo）的檢（jiǎn）修選用（yòng）分體式儀表。采用一體式儀表時，安裝點周圍應（yīng）該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護。
3 渦街氣體流量計的溫壓（yā）補償
氣體是可壓縮流體，當溫度和（hé）壓力變化時，其體積量將（jiāng）隨之改變。氣體流量測量時均要求流量計輸出標準體積流量或（huò）質量流量（liàng），而渦街氣（qì）體流量計隻能測（cè）量出工況下（xià）的體積流量，所（suǒ）以渦街氣體流量計（jì）測量一般氣（qì）體或蒸汽時儀表（biǎo）選型一定要考慮溫壓補償功能。通過溫壓補償可以將工況體積流（liú）量轉換為質量（liàng）流量或標況體積流量。測量一般氣體（tǐ）時，補償原理（lǐ）是根據標準氣體狀態方程式:
式中:P 0 ，P 1 分別為標準（zhǔn）狀態下（xià）和工況下的絕對壓力(Pa);T 0 ，T 1 分別為標準（zhǔn）狀態下和工況下的熱力學溫度(K);V 0 ，V 1 分（fèn）別為標準狀態（tài）下（xià）和工況下的（de）氣（qì）體體積。
測量（liàng）蒸汽時，不能使（shǐ）用（yòng）標（biāo）準（zhǔn）氣（qì）體狀態方程式，飽和（hé）蒸（zhēng）氣隻需壓力或溫度補償。一般有以（yǐ）下兩種補（bǔ）償方式:
一是當渦街氣體（tǐ）流量計傳感器無內置壓力、溫度檢測元件時（shí），隻能在（zài）儀表（biǎo）內部做（zuò）靜態補償，就是輸入固定的溫度（dù）和（hé）壓力值用於補償。此方法隻適用於溫度（dù）壓力變（biàn）化（huà）不大的場所。渦街氣體流量計傳感器有（yǒu）內置壓力和溫度檢測元（yuán）件時，儀表根據所測溫度和壓力判斷蒸汽狀態是屬於飽和蒸氣還是過（guò）熱蒸汽，由儀表內部（bù）存儲的蒸汽數據庫自動計算（suàn）質量流量。
二是采用蒸汽（qì）流量積算儀，將渦街氣體流量計所測工況體積流（liú）量以及溫度（dù）和壓力變送器所測信號（hào）傳到（dào）蒸汽流量積（jī）算儀（yí），如（rú）圖 2 所示由蒸汽流量積算儀進行補償（cháng）運算。蒸汽流量積算儀內置過（guò）熱蒸汽以及飽和蒸氣補償（cháng）算法（fǎ），可以輸出質量流量（liàng）、標（biāo）準體積流量甚至熱量和比焓等（děng）。
4 渦街氣體流量計的（de）安裝（zhuāng）
渦街氣體流量計（jì）的正確安裝是保障儀表正常（cháng）運行的（de）重要環節，若安裝不正（zhèng）確，輕（qīng）則影響儀表的測量精度，重則影響儀表的（de）使用壽命，甚（shèn）至會損壞儀表。渦街氣體流量計的安裝管道要（yào）避免高溫熱源和輻射源的影響，安裝場所須有隔熱通風措施，避開強腐蝕環境。為了（le）消除電幹擾，現場布線要與高壓線、電源線和電力設備保持足夠的距離。
渦街氣體流量計盡量避免安裝在震（zhèn）動較強的管道上，特別是橫（héng）向震動;流（liú）量計盡量避免安（ān）裝在架（jià）空而過（guò）長（zhǎng）的管道上，導致流量計下垂，造成法蘭的密封泄漏;若必須在（zài）上述兩種情況下安裝，需在傳（chuán）感器的上下遊 2D 處分別（bié）設置管道緊固裝置（zhì）並加防震墊。渦街（jiē）氣體流量計安裝在室外應注意防水，電（diàn）氣接口處應將電纜線彎成 U 形，避（bì）免水（shuǐ）順著（zhe）電纜（lǎn）線進入儀表殼內。渦街氣體流量計安裝（zhuāng）點的上遊較近處若安裝有不斷開（kāi）關的閥門，會影響流量計的使用壽命，易對流量計造成永久性損壞。
渦（wō）街氣體流量計（jì）的口徑如果與工藝管道相同，不能滿足流量儀（yí）表要求（qiú）時，或者在此流速下測量準確度不能保證（zhèng）時，需要縮小（xiǎo）儀表口徑，從而提高管內流速，保證測（cè）量精度。上下遊必須有足夠的直管段，若傳感器安裝點的上遊在同一平麵上有 2 個 90°彎頭時，上遊直管段≥25D，下遊直管段≥5D。根據測量的（de）需要（yào），需在渦街氣體流量計附近測量壓力和溫度時，測壓點應（yīng）在傳感器下遊的(3 ～5)D 處，測溫點應在傳感器下遊的(6 ～8)D 處，如圖 3 所示。
5 渦街氣體流量計的維護與故障處（chù）理
渦街氣體流（liú）量計無可動部（bù）件（jiàn），所（suǒ）以（yǐ）在正常使用情況下（xià），維護工作量（liàng）較少。在儀表投用（yòng）的初始階段，要求液體流量緩慢增加（jiā），以免損壞儀表的渦（wō）街發（fā）生體。
5．1 渦街氣體流量計（jì）的維護（hù）
日常維護的任務是:密切關注渦街氣體（tǐ）流量計顯示板（bǎn）的低電池指示燈，如有閃光現（xiàn）象應盡快更換內部電池;定期檢查屏蔽和接地情況，消除外界幹擾，有時指示問題是由於受到幹擾（rǎo）造成的;定期清洗（xǐ）渦（wō）街氣體流量計的探頭，探頭檢測孔如果被汙物堵塞，會影響正常測量。
5．2 渦街氣體流量計的故障現象與處理
現（xiàn）象 1:計量不準。處理方法:檢查（chá）儀表 K 係數或口徑等關鍵參數設置（zhì）;檢查測量氣體或蒸汽時補償方式或（huò）參數是否正確;檢查流（liú）量計（jì）安裝時墊片是否同心或伸入管道等等。
現象 2:傳感器損壞。處理方法（fǎ）:在蒸（zhēng）汽測量中，99%的渦街氣體流量計傳感器損壞原因是因為水錘，為避免水錘的產生需在工藝管線增加疏水（shuǐ）器;檢查傳感器材質選擇是否正確，介質是否腐（fǔ）蝕儀表（biǎo）傳感器;檢查傳感器工作溫度是否大於額定（dìng）值。
6 結語
渦（wō）街氣體流量計（jì）采用微功耗高新技術，采用鋰電池（chí）供電，可不間斷運行（háng）2 年以上;可就地顯示瞬時流量、累積流量等。渦街氣體（tǐ）流量計廣泛適用於化（huà）工、石油、冶金、電力、煤炭等領域。隻有在正確選型、正確安（ān）裝和正確維護下才能保證其發揮應有的作用（yòng）。