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          選擇渦街流量計型號時流量大小范圍的計算公式和步驟

          來源: 作者: 發布日期:2020-09-22

           多年工程實踐證明,選型是用好渦街流量計的關鍵環節,而選型過程中對于測量上 / 下限的核算則是重要基礎,抓住了這一基礎環節,該流量計不失為一種性能卓越的流量計。選型過程中,首先是根據工藝要求選擇正確的口徑規格,以確保流體流量介于所需準確度等級下、流量計的非常大及非常小流量測量限之內;因為線性度與測量范圍及雷諾數相關,流體的雷諾數不可超限;渦街流量計為速度式流量計,應采用工況流速進行測量范圍的性能對比。

           
          一、渦街流量計測量下限的核算
          對于智能渦街流量計的測量下限,應引起足夠重視的是:當流量低于下限時,渦街流量計將指示為零,已不能反映流量的變化趨勢。因此,在工程應用中,應考慮足夠低的測量下限余量。渦街流量計的測量下限由雷諾數、二次部件信號處理系統的增益及抗干擾能力、頻帶寬度、抗震性能認證指標及現場振動強度等因素共同制約,必須對上述因素分別進行核算,并將核算結果中的非常大值作為流量計測量下限使用,即實際測量下限:
          實際測量下限
          需注意,與其他模擬式原理的流量計不同的是,渦街流量計是以計量漩渦數量測量流量,是通過信號頻率而非信號強度提取瞬時流量信息,因此,常見的通過 (4 ~ 20)mA 輸入通道進行小信號截除以穩定零點的措施,通常是無效的。零點的穩定,主要取決于渦街流量計的抗干擾能力。
           
          1. 雷諾數限制的流量下限的核算
          通常情況下,上限流量對應的雷諾數無需考慮,主要需對下限流量的雷諾數進行計算,在計算結果低于制造商標稱的雷諾數下限時,流量計不可選用。
           
          雷諾數下限導致的流速測量下限計算見式(1):
          流速測量下限計算
          式中:Vmin1——基于雷諾數限制的工況流速下限,m/s;Rd min——為保證標稱準確度,所需非常小雷諾數;μ——流體在工況下的動力黏度,cP 或 mPa·s;ρ——流體工況密度,kg/m3;D——管道內徑,mm。對 于 黏 度 高 于 1cP 的 液 體 流 量 檢 測 或 小 于DN40 的小口徑規格的選用,應不可省略雷諾數下限的核算。
           
          2. 基于信號處理系統的增益及抗干擾能力進行流量下限的核算
          由于渦街信號強度與流體密度成正比、與流體流速的平方成正比,隨流量減小,渦街信號的強度以二階關系急劇減弱。對于低密度流體(如氣體),信號更加微弱,在小流量時需要信號處理系統提供足夠的增益 ( 放大倍數 ),并且應確保小流量時的微弱信
          號能夠在各類現場干擾下依舊得以正確地辨識,否則會將干擾信號頻率誤識為流量信號,產生無法預計的測量誤差,導致測量失敗。式(2)給出基于信號處理系統的增益及抗干擾能力的測量下限的核算:
          抗干擾能力的測量下限
          式中:Vmin2——基于信號處理系統增益及系統抗干擾能力的流速下限,m/s;C——常數,由信號處理系統的增益及抗干擾能力共同決定 , 各產品存在明顯差異;ρ——流體工況密度,kg/m3。
           
          3. 基于信號處理系統的頻帶限制導致的流速測量下限 Vmin3
          信號系統的低端頻響限制,直接限制測量下限,常見產品樣本分別給出各口徑規格在測量液體、氣體、蒸汽時的流速下限,可直接引用,但切不可與抗干擾能力確定的下限混淆。
           
          4. 基于抗震性能認證指標及現場振動強度的流速測量下限的核算
          該方面導致的流速測量下限見式(3):
          流速測量下限
          式中:Vmin4——基于抗震性能認證指標及現場
          管道振動強度的流速下限,m/s;V0——認證時的流速下限,m/s;VIf——預計的現場管道振動干擾強度,g;ρ0——認證時的流體工況密度,kg/m3;VI0——認證的抗振動干擾強度性能,g;ρ——現場流體工況密度,kg/m3。
           
          二、渦街流量計測量上限的核算
          渦街流量計的測量上限,同時受限于信號處理系統高端頻響、渦街發生體及傳感器的結構承受能力、工藝要求的壓力損失極限。在流量超過信號處理系統頻響范圍上限時,渦街流量計很可能出現流量越大,指示越小的“倒走”現象,產生難于預測的誤差。在流量超出渦街發生體及傳感器的結構承受能力的上限時,易出現傳感器壽命縮短,甚至發生體或傳感器斷裂的現象,威脅下游設備的安全。過高的流速可能導致壓力損失超過工藝要求的限制,影響生產。流量計非常高壓力損失計算可采用式(4)進行:
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          式中:ΔP——流量計產生的yongjiu壓力損失,kPa;Cd——渦街流量計阻力系數,由其結構決定;V——流體工況流速,通常取非常高流速,m/s;ρ——流體工況密度,kg/m3。
           
          制造商在產品樣本中通常已給出各口徑規格流量計對于液體、氣體、蒸汽的測量上限流速,可直接采用。
          三、其他需關注的問題
          1. 在對氣體進行測量范圍核算時,切勿混淆工況體積與標況體積,以免核算結果嚴重偏離,致使流量計口徑規格選擇錯誤。
           
          2. 大口徑 / 低流速的應用問題。由于 K 系數與
          渦街流量計流通管內徑成反比,對于相同流速,呈現口徑規格越大,渦街頻率越低的規律。在選用 DN200及以上口徑規格的滿管式渦街流量計時,可能出現渦街頻率與流速波動頻率相近甚至相同的情形,致使渦街頻率難以正確識別,產生難以接受的測量誤差,這種情形出現的概率隨口徑規格的增大及流速的降低而升高,因此更易出現在大口徑液體檢測的應用之中,這正是大多數制造商不生產 DN300 以上規格滿管式渦街流量計的原因。在選用 DN300 以上口徑滿管式一體式溫壓補償渦街流量計時,應向制造商了解應用的限制情況。
           
          四、結論
          以上僅對渦街流量計選型過程中上 / 下限的核算提出了基本思路和方法,在實際工程應用中,還需要工程技術人員對渦街流量計的準確度、性價比、使用成本、安裝條件(包括機械振動)以及技術支持等做更深入的分析。
           

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