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渦街流量計一次性補償和在線補償?shù)膶崿F(xiàn)方法

點擊次數(shù):2433  更新時間:2019-08-21

蒸汽作為一種十分特殊的介質(zhì),在流量計量過程中會表現(xiàn)出特殊的現(xiàn)象和問題。其中*關(guān)鍵的問題是蒸汽密度值偏離設(shè)計值過多,給測量結(jié)果帶來的顯著的測量誤差,而目前階段技術(shù)成熟的密度檢測儀表尚未成功應(yīng)用,給蒸汽流量測量帶來一定的困難。

一、一次性補償實現(xiàn)方法

首先確定蒸汽的工作參數(shù)—溫度和壓力,根據(jù)工作參數(shù)確定蒸汽工作狀態(tài)下的密度,將該密度作為將來流量測量過程中蒸汽的*密度進(jìn)行孔板計算。在工作中不再對蒸汽的實際變化進(jìn)行補償或修正,這就是所謂的一次性計算補償法。

如果在運行中,蒸汽的工作參數(shù)與設(shè)計時的設(shè)定值保持一致,蒸汽流量測量的準(zhǔn)確性是可以得到保證的。如果實際工作條件下參數(shù)有所偏離,甚至偏離很大,則測量結(jié)果的偏差就可能很大。

一次性補償方法,在自動檢測技術(shù)發(fā)展初期所采用的計量方式,測量結(jié)果誤差大,可作為粗略計量使用。這樣的設(shè)計手段在目前廣泛流行的流量節(jié)流裝置設(shè)計手冊中仍然在使用。

二、在線密度補償實現(xiàn)方法

隨著微電子技術(shù)在儀表中的廣泛應(yīng)用。儀表的計算功能、補償修正功能、累計功能、歷史數(shù)據(jù)存儲功能、數(shù)字濾波功能、輸出功能、數(shù)字通訊功能等等都能夠容易地實現(xiàn)。因此,在線密度補償己經(jīng)成為蒸汽計量儀表一種*的基本功能而被廣泛的使用。

1.飽和蒸汽在線密度補償。

飽和蒸汽的溫度與壓力之間有著嚴(yán)格的一一對應(yīng)關(guān)系。飽和蒸汽的密度可以是其溫度或者是其壓力的單一函數(shù)。根據(jù)飽和蒸汽的溫度值或者是壓力值的大小,通過查表法或公式計算法(IFC1967或IAPW-1997)可得到實時密度值。

在流量測量中,可選擇溫度補償或壓力補償型渦街流量計,即選擇帶有溫度補償功能的渦街流量計即可。開啟流量計溫度傳感器,實時檢測所測蒸汽溫度,從而得到對應(yīng)密度值。

2.過熱蒸汽在線密度補償

過熱蒸汽是將飽和蒸汽進(jìn)行再加熱后獲得的一種具有特殊品質(zhì)的蒸汽。它打破了飽和蒸汽所固有的溫度與壓力嚴(yán)格一一對應(yīng)的關(guān)系。在流量測量過程中可以將過熱蒸汽作為單一介質(zhì)看待。過熱蒸汽的密度是其溫度和壓力的綜合函數(shù)。在渦街流量計訂購時要選擇溫度、壓力補償型。在實際使用時,同時開啟溫度、壓力傳感器實時測量蒸汽溫度、壓力值,密度值可以根據(jù)過熱蒸汽密度表或密度計算公式準(zhǔn)確計算獲得。

三、渦街流量計實際應(yīng)用中的密度補償

1.渦街流量計測量原理

渦街流量計是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的,流體在管道中經(jīng)過渦街流量傳感器時,在三角柱的漩渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過漩渦發(fā)生體的流體平均速度及漩渦發(fā)生體特征寬度有關(guān),可用下式表示:

f=St•v/

式中:f—旋渦釋放頻率,

ν—流過漩渦發(fā)生體的流體平均速度,m/s;

d—旋渦發(fā)生體特征寬度,m

St—為斯特羅哈數(shù),無量綱。

St的數(shù)值范圍為0.14-0.27。St是雷諾數(shù)的函數(shù),St=f(1/Re)。當(dāng)雷諾數(shù)Re在20000一7000000范圍內(nèi),St值約為0.2,因此,在測量中,要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在20000-7000000,旋渦頻率f=0.2v/d。

由此可知,通過測量旋渦頻率就可以計算出流過漩渦發(fā)生體的流體平均速度v,再由公式QV=vA可以求得流量QV,其中,A為流體流過漩渦發(fā)生體的截面積,*終得到體積流量公式:

QV=πD2df/4Sr

當(dāng)旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生時,利用壓電傳感器測處于流體流向垂直的交變升力變化,將升力的變化轉(zhuǎn)換為電的頻率信號,再將頻率信號進(jìn)行放大和整形,輸出體積流量值到二次儀表,進(jìn)行累積并顯示。

2.渦街流量計密度補償方法。

渦街流量計要實現(xiàn)在線密度補償,有兩種方式可實現(xiàn)。

一種是通過分別安裝溫度、壓力儀表和智能積算儀與渦街流量計組合實現(xiàn)流量在線溫壓補償,第二種是通過溫壓補償型渦街流量計來實現(xiàn)。

(1)渦街流量計集成溫度、壓力、頻率傳感器,以實現(xiàn)溫度、壓力、頻率實時檢測。溫度、壓力、頻率信號通過自身轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號處理、補償運算,來減小測量誤差。在孔板流量計測量蒸汽流量時,通常采用分別安裝溫度、和壓力儀表來進(jìn)行溫度壓力補償可解決上述問題。但在渦街流量計應(yīng)用于蒸汽計量中,不必那么麻煩,可通過選購集溫度、壓力補償功能于一體的渦街流量計完成溫壓補償要求,輸出的流量便是*度更高的補償后的質(zhì)量流量值。

(2)軟件功能修正。渦街流量計一旦出廠后,體積流量只與測量頻率有關(guān),但實際蒸汽計量中要求記錄質(zhì)量流量,根據(jù)公式QM=QV•ρOP可知,實際測量應(yīng)用中,必須知道實時密度方可實現(xiàn)質(zhì)量測量??梢姡瑢崟r密度檢測是關(guān)鍵。渦街流量計軟件中做有兩種模型密度修正辦法:

飽和蒸汽:溫度查密度表;

過熱蒸汽:溫度、壓力查密度表;

兩種模型是針對測量蒸汽用的,它是將蒸汽密度表格直接做到軟件中,只要知道介質(zhì)溫度、壓力,就進(jìn)行密度查詢,并結(jié)合測體積流量進(jìn)行自動計算,實現(xiàn)質(zhì)量流量檢測。

在實際蒸汽計量應(yīng)用中,蒸汽的計量大多采用渦街流量計和孔板流量計兩種計量儀表,但要做到計量,必須進(jìn)行在線密度補償。飽和蒸汽采用溫度或壓力補償,溫度補償較壓力補償更節(jié)省投資,過熱蒸汽則采用溫度、壓力同時參與補償。選用合適的補償方式,可使計量誤差消除或降到很小。

 

具體內(nèi)容詳見:金嶺儀表

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