渦街流量計的常見問題解決

許多情況下，儀表廠家總建議對現(xiàn)場管道進行縮管，在縮小了的管子上安裝較小口徑的渦街流量計。我們十分擔心縮管后會使流動阻力損失加大，甚至使介質(zhì)流動不暢，造成卡脖子現(xiàn)象，后果不堪設(shè)想。所以我們一般不容易接受縮管方案。我們這種擔心有道理嗎？

答：

從工藝安全角度考慮，擔心縮管造成流動不暢，這種擔心是可以理解的。但是，縮管的建議一般都出現(xiàn)在已有管道管徑大而實際流量很小的情況下。 這種情況下，如果我們設(shè)想不縮管，大口徑流量計將工作在流量下限附近甚至下限以下。其后果是： （1）在流量下限附近儀表精度差（2）在流量下限附近流量信號質(zhì)量 差，有時不能正常工作（3）在流量下限附近流量計的抗振動能力低，易受環(huán)境振 動干擾，導致儀表不能正常工作。如果采取了縮管措施，可以帶來以下好處：（1）采用了較小口徑流量計，可以經(jīng)常工作于儀表流量范圍的中，上區(qū)域，儀表信號質(zhì)量好，精度高（2）儀表在此流量范圍工作，具有較好的抗振動性能（3）縮徑后，可獲得較長的儀表直管段，改善儀表的工作性能（4）小口徑儀表價格較低注意到縮管后的管道口徑是根據(jù)實際流量范圍確定的，既然縮管后的流量計允許流量范圍與管道實際流量范圍匹配，其流量阻力也應在合理的范圍內(nèi)，不會造成過大的阻力損失，也不會出現(xiàn)卡脖子現(xiàn)象。反過來想一下，如果阻力過大，縮自然會適當放大管徑了，最后選定的縮管口徑必然是合理的管徑。因此，卡脖子現(xiàn)象的擔心是沒有必要的。 縮管問題實質(zhì)上不是流量計的問題，而是管道設(shè)計不合理造成的問題。道理上應該修改管道工藝設(shè)計，采用合理的較小口徑的管道。

前面提到，渦街流量計的儀表系數(shù)K取決于儀表幾何尺寸如柱體寬度d,流道內(nèi)徑 D等，那么，使用一段時間后，柱寬d被介質(zhì)磨窄了或由于雜質(zhì)沉積變寬了，儀表系數(shù)發(fā)生改變，流量計精度不就變差了嗎？

答：

您這樣分析問題是非常正確的。柱寬d與儀表系數(shù)密切相關(guān)。當初設(shè)計傻瓜渦街流量計的柱型和柱寬時，就注意到了這個重要問題。設(shè)計時采取了兩個措施來避免這 個情況發(fā)生。首先，三角柱渦街流量計柱型斷面等腰三角形底邊相鄰的兩個頂角被切去，形成具有一定寬度的兩個平行平面，此兩個平行平面的距離形成柱寬d。由于柱寬d不是由易于被磨損的棱邊而是由不易被磨損的平行平面形成，所以具有很高的耐磨性，經(jīng)過長時間使用，柱寬d也不易改變。此次，通過采用適當?shù)闹鶎挶龋╠/D），減少柱寬變化對儀表系數(shù)K的影響。原來，流體流經(jīng)表體時，流體被柱體阻擋而經(jīng)由兩個弓形斷面流道流過。弓形斷面中流體流速，即柱側(cè)流速v受到柱寬d的影響：柱寬d變大，弓形斷面流道面積變小，柱側(cè)流速v增大；反之，柱寬d變小，柱側(cè)流速v變小。聯(lián)系到f與d和v的系：f=St ×v/d , 柱寬變化時，d和v是同時變大或變小的。設(shè)計儀表時，如果選擇某個最佳的柱寬，使得d和v具有相近的變化率，則柱寬d發(fā)生變化幾乎不會引起f發(fā)生變化。這樣設(shè)計的儀表，即使經(jīng)過長時間運轉(zhuǎn)，柱寬發(fā)生了變化，儀表精度也可以保持不變。

壓電晶體檢測式渦街流量計對機械振動敏感，所以在有機械振動的環(huán)境中，不宜采用壓電晶體檢測式渦街流量計，這種說法對嗎？

答：

這種說法有正確的一面，但不完全正確。壓電晶體檢測式渦街流量計采用的是應力 檢測原理，當裝有壓電晶體的探頭受到渦街的交變橫向力作用時，壓電晶體受應力作用而產(chǎn)生交變電荷渦街信號輸出。當管道發(fā)生機械振動時，由于探頭體慣性力的作用，壓電晶體也會受應力作用而輸出振動噪聲信號，這就是應力檢測式渦街流量計對機械振動敏感的原因。應力檢測式渦街流量計設(shè)計時，采取了一系列的抗振動措施，使流量計具有抗振動能力。設(shè)計水平較高的應力檢測式渦街流量計用于有機械振動的場合一般是沒有問題的。有多種抗振動設(shè)計方案，其中之一是在探頭中采用多個壓電晶體，在渦街力作用下， 這些晶體產(chǎn)生的電荷信號相互疊加，得到加強了的渦街信號；而在機械振動慣性力作用下，這些晶體產(chǎn)生的電荷信號相互抵消，探頭輸出的是抵消后殘留的機械振動噪聲信號，如果這種噪聲信號相對于渦街信號足夠小，是不會影響儀表的正常工作的。所以，除非管道振動異常強烈，一般有機械振動的場合，是可以安裝使用應力檢測式渦街流量計的。

　

是不是只有應力檢測式渦街流量計怕管道振動?

答：

不是。所有采用力敏檢測原理的流量計，從原理上分析，都存在機械振動噪聲干擾問題，或者簡單地說，都在一定程度上怕振動。除了壓電晶體檢測式渦街流量計，應變檢測式，差動電容檢測式和其它應用力敏檢測原理的渦街流量計還有靶式流量計等，都屬于此類對機械振動敏感的流量計。這些流量計是否能在震動場合使用，取決于其抗振動設(shè)計是否完善。

　

安裝應力檢測式渦街流量計的現(xiàn)場管道機械振動相當強烈，影響到儀表不能正常工作，有何對策？

答：

遇到這種情況，可采用下列措施中的一種或幾種，使儀表能正常工作。

（1）調(diào)整流量計的安裝方位。

流量計對不同方向的抗振動的抵抗能力是不同的。安裝在管道上的流量計方位可用X-Y-Z三維坐標表示，X是管道中心線方向，即流量計進口到出口的方向；Z是流量計柱體軸向；Y是與管道中心線垂直同時與流量計柱體軸向垂直的方向，也是渦街橫向力作用的方向。流量計Z方向的抗振動能力最強而Y方向則最差（請讀者思考一下：為什么？）。流量計安裝于管道上時，X軸是必須與管道一致的，但是流量計的Y軸（連帶Z軸）是可以隨意繞X軸旋轉(zhuǎn)到任意方位的。明白了這一點，我們就有了第一個措施了：觀察或測定短道的主要振動方向，然后，旋轉(zhuǎn)流量計，直到Z軸與此主振反向重合，把儀表固定在該方位工作。

（2）增設(shè)管道固定支架，限制管道振幅。

在流量計下游，緊靠流量計處加裝一個固定支架，可以減小管道振幅，某些情況下，還可以同時提高管系的諧振頻率（利于儀表電路發(fā)揮降噪功能），達到降低振動噪聲目的。

（3）調(diào)整儀表電路的設(shè)定狀態(tài)，力求排除振動噪聲的影響。

 

為什么用于計量目的時，應該采用渦街流量傳感器而不應采用變送器？

答：

傻瓜渦街流量計的設(shè)計方案賦予它很好的抗臟污能力。由于探頭外置，簡化了旋渦發(fā)生體的結(jié)構(gòu)。儀表通流部分沒有孔洞，不存在對雜質(zhì)敏感的間隙，不會由于介質(zhì)結(jié)垢，結(jié)晶或介質(zhì)中雜質(zhì)沉積而影響儀表正常工作。由于儀表探頭是力敏元件，即使探頭上有介質(zhì)結(jié)垢或雜質(zhì)沉積不會影響探頭的功能。

 

隔爆型渦街流量計與本安防爆型渦街流量計使用上有何不同？

答：

這里，我們暫不討論它們在系統(tǒng)設(shè)計和安裝工藝上的不同要求，我們只關(guān)注這兩種不同防爆型式渦街流量計的不同操作要求和用戶的不同感受。首先我們要注意到，由于流量測量的特點，流量儀表的現(xiàn)場調(diào)試是難免的。而對于現(xiàn)今國內(nèi)外生產(chǎn)的渦街流量計而言，通電狀態(tài)下的現(xiàn)場調(diào)試幾乎是必不可少的。渦街流量計一般需要現(xiàn)場調(diào)整信號增益，觸發(fā)靈敏度，消除振動干擾等操作。隔爆型渦街流量計不允許通電狀態(tài)下打開電路殼體，要交替通斷電源進行反復調(diào)整，既不方便也容易出現(xiàn)差錯和危險。當然可以設(shè)計成在殼外調(diào)整，但結(jié)構(gòu)卻復雜了。本安防爆型渦街流量計則可以在通電狀態(tài)下進行隨意的操作，既便利又安全。傻瓜渦街流量計為了用戶的便利和安全，自然首選采用本安防爆型設(shè)計，但是，傻瓜渦街流量計本來就不需要現(xiàn)場調(diào)試，具有采用隔爆型的先天條件。為了適應某些特定的系統(tǒng)的要求，傻瓜渦街流量計也設(shè)計了隔爆型。這種隔爆型傻瓜渦街流量計設(shè)計了隔爆外殼，同時采用了本安防爆型電路組件和本安防爆的探頭，所以，是一種本安-隔爆型流量計。當系統(tǒng)中接入安全柵時，它既本安又隔爆；系統(tǒng)中不設(shè)安全柵時，它是隔爆型流量計。

渦街流量計測量氣體或蒸汽時，需要同時測量介質(zhì)壓力和溫度。對壓力和溫度測點位置有什么要求？

答：

壓力溫度測點，應按照渦街流量計生產(chǎn)廠家在安裝使用說明書中指定的位置設(shè)置。溫度測點應設(shè)在流量計后3-5D，太靠近流量計，溫度計套管會影響流量計的信號質(zhì)量，溫度測點離流量計太遠，則測得溫度可能與流量計處溫度有差異。壓力測點則必須完全按照廠家指定位置設(shè)置，否則，會產(chǎn)生附加的測量誤差。由于流量計前后有壓力差，因此，流量計前后壓力不同，介質(zhì)密度也不同。

 

高粘度介質(zhì)采用渦街流量計應注意什么？

答：

渦街流量計不適用于高粘度介質(zhì)。這里的“高粘度”是指運動粘度高。

對液體而言，運動粘度應在50cst以下（常溫水僅為1cst）。黏稠的液體，如重油，在常溫下，運動粘度很高，如需采用渦街流量計，必須將其加熱到120℃以上，使其運動粘度降到10cst以下。

對氣體而言，運動粘度應在50cst以下（常溫常壓空氣為15cst），密度低的氣體，一般運動粘度都比較高，如常壓氫氣，高達90cst，如果采用渦街流量計測量氫乞流量，氫氣壓力越高越好，因為高壓下，氫氣運動粘度要低得多。高粘度介質(zhì)采用渦街流量計要認真核算其使用最小流量下的雷諾數(shù)因為是否可以采用渦街流量計是取決于使用最小流量下的雷諾數(shù)（Re≥2×104），而不是直接取決于介質(zhì)的粘度。介質(zhì)的粘度是通過雷諾數(shù)起作用的。因此，是否可采用渦街流量計也還取決于管道口徑和流量大小（Re=Dv/v）。是否適于采用渦街流量計要視Re核算結(jié)果而定。一般說來，粘度高的介質(zhì)，如果口徑大，小流量不太小，則采用渦街流量計的可行性就越高。

 

　

我單位購進了一臺DN50渦街流量計，從說明書查到，其液體用流量范圍是3-50m3／h。我們在油流標準裝置上標定的結(jié)果是10-50 m3／h符合精度要求，但10m3／h以下精度不合格，應如何評價此臺流量計?

答：

渦街流量汁說明書中，標明的流量范圍是使用于特定參考介質(zhì)的流量范圍，如液體—般指常溫水。用于其他介質(zhì)時，可用流量范圍將隨介質(zhì)的粘度和密度不同而異。

由于油流量標準裝置采用粘度比水大，密度比水小的柴油做標定介質(zhì)，流量計的下限流量—般都會相應提高，使可用流量范圍變窄。所以，渦街流量計在。油流量標定裝置上標定出現(xiàn)小流量性能變差是正常的。由此我們不難推斷，如果用液化石油氣(這種低粘度介質(zhì))標定渦街流量汁，將會得到比水好的相反結(jié)果。

 

我們采用水裝置標定渦街流量計，發(fā)現(xiàn)小流量時，儀表出現(xiàn)很大的正誤差(K值偏大很多)為什么?

答：

這種情況一般出于以下兩種原因(之一或兼有)：

一、標定小流量時，切換成小容器。使特性銜接出現(xiàn)偏差。

二、流量計在裝置上安裝時，對中不好或儀表實際內(nèi)徑明顯大于裝置管道內(nèi)徑。

第二種原因中，對中不好對小口徑流量計的影響尤為明顯，常常是主要原因。對中不良還是幾次標定結(jié)果不一致的主要原因。所以，對小口徑流量計在裝置上的安裝對中一定要給以足夠重視。

測量飽和蒸汽流量時，安裝了Ptl00熱電阻測量蒸汽溫度，發(fā)現(xiàn)流量計顯示表顯示的蒸汽溫度和壓力都偏低，致使蒸汽質(zhì)量流量顯示也偏低。應如何處理?

答：

由于顯示儀顯示的飽和蒸汽壓力是由蒸汽溫度直接推算出來的，測得溫度偏低，必然導致壓力隨之偏低。因此，應該解決溫度測量不準的問題。在顯示儀處測量熱電阻的阻值便可判斷問題出在顯示儀或熱電阻。如果測量值并不偏低，則問題在顯示儀：

如果測量阻值偏低，則問題出在熱電阻方面。熱電阻阻值偏低，既可能由于熱電阻本身阻值溫度對應關(guān)系不準確，也可能由于熱電阻及溫度套管安裝有問題，致使熱電阻本身溫度與蒸汽溫度存在差異。常見的熱電阻問題足熱電阻插入深度不夠，其結(jié)果是測銜溫度比實際，溫度低。按照以上思路分析判斷，測量溫度偏低的問題便可以得到解決，蒸氣流量偏低的問題也就隨之解決了。在儀表使用現(xiàn)場還可能遇到一種情況，就是上面提到的問題都不存在，儀表安裝都沒有問題，但溫度示值還是不對。這種情況則很可能由于環(huán)境電氣干擾。測溫電阻到儀表的沿途可能有變頻設(shè)備，變壓器或大功率電機等會發(fā)出較強的不同頻率的干擾，造成電阻值測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。這時，可在熱阻上適當并聯(lián)濾波電容，將交流干擾噪聲短路。

　

采用渦街流量計測量蒸汽流量時，感到測量結(jié)果有明顯偏差，對流量計認真考核后，斷定流量計儀表系統(tǒng)(包括流量傳感器、顯示儀表和溫度壓力儀表)完全正常。那么，問題出在哪里呢?

答：

在排除了儀表系統(tǒng)的問題以后，應該進行熱力學上的分析、這時有幾種情況應該加以注意.
測量飽和蒸汽時：

飽和蒸汽在管道中傳輸時，由于散熱而溫度降低，壓力下降，并出現(xiàn)凝結(jié)水的密度遠大于蒸汽，因而，蒸汽凝結(jié)將導致蒸汽流量明顯變小。 
測量飽和蒸汽時：—般只測量溫度或只測量壓力，因為壓力和溫度存在固定的對應關(guān)系。然而，當管道保溫良好，流動阻力損失很大時(管道上有開度很小的閥門，減壓裝置等)，下游蒸汽很可能會由于壓力急劇降低而變成過熱蒸汽(熱力學上的絕熱節(jié)流效應)。這樣的蒸汽，應該按過熱蒸汽對待，同時測量溫度和壓力。如果仍然按飽和蒸汽對待，將會出現(xiàn)較大偏差。 
測量過熱蒸汽時：如果管道保溫不好，流動阻力損失又不大(管道上沒有太多的閥門等阻力件)，則由廠溫度快速降低而有可能使蒸汽由過熱變?yōu)轱柡停⒊霈F(xiàn)凝結(jié)水。此時，如果儀表依然按過熱蒸汽規(guī)律進行密度運算將會帶來附加誤差，而凝結(jié)水的出現(xiàn)，又會使測量結(jié)果的偏差進一步加大。

使用本安防爆型渦街流量計時，隔爆型渦街流量計的安全要點是什么?

答：

當采用本安防爆型渦街流量傳感器與流量顯示儀組成流量測量系統(tǒng)時，它們之間必須裝有與防爆型傳感器電氣參數(shù)匹配的防爆安全柵，而且防爆安全柵和顯示儀都必須安裝在安全區(qū)(非爆炸性環(huán)境)。

當使用隔爆型渦街流量計時，應嚴格遵守“通電狀態(tài)下，不準打開隔爆電器外殼”? 的規(guī)定，在通電情況下，打開隔爆外殼進行電氣調(diào)整是非常危險和絕對不允許的。

 

通常，渦街流量計的精度是±1％，如果希望采用渦街流量計，精度達到±0.5％以上是否可能?

答：

在要求高精度測量的場合，需要采用特殊設(shè)計的傻瓜渦街流量汁。這種流量計在結(jié)構(gòu)和電路上進行了改進，使儀表可以達到更高的精度，可以在很寬的范圍內(nèi)達到±0.5％。

 

“渦街流量計性能與測量介質(zhì)無關(guān)“的含義是什么？

答 ：

渦街流量計是一種速度式流量計，儀表輸出信號的頻率與介質(zhì)流速成比例關(guān)系。從公式f= St ×v/d 可以看出，對于具體一臺渦街流量計，St和d 是儀表結(jié)構(gòu)參數(shù)，頻率f 僅取決于流速v。至于測量介質(zhì)究竟是氣體，液體或蒸汽，介質(zhì)溫度，壓力密度，粘度等熱工狀態(tài)參數(shù)如何,均不會對儀表輸出信號的頻率產(chǎn)生影響。因此，儀? 表的測量特性，即儀表系數(shù)k =f/(vF)=St/dF (F為流道斷面積)與測量介質(zhì)無關(guān)。換句話說，渦街流量計用于測量不同介質(zhì)時，儀表系數(shù)是相同的。

　

既然渦街流量計性能與測量介質(zhì)無關(guān), 為什么渦街流量計測量氣體和蒸汽時還要測量介質(zhì)壓力和溫度?

答:?

首先我們要記住,? 渦街流量計測量的流量, 是流經(jīng)流量計的介質(zhì)體積流量。正是由于渦街流量計性能與測量介質(zhì)無關(guān)，流量計提供給我們的是流經(jīng)流量計的介質(zhì)體積流量而不管介質(zhì)壓力有多大，溫度有多高，密度是多少。對于流量計的使用者來說，僅知道流過流量計的氣體或蒸汽的體積是不夠的，我們需要知道的是流過流量計的介質(zhì)的質(zhì)量或標準狀態(tài)下的體積，以便進行物流的平衡分析或物料交易結(jié)算。因此，需要隨時測量介質(zhì)的壓力，溫度等熱工狀態(tài)參數(shù)，以便將流量計提供的工況體積流量換算成相當?shù)馁|(zhì)量流量或標準狀態(tài)下的體積。 所以測量溫度和壓力不是渦街流量計本身的需要，而是我們對流量信息內(nèi)容的需要。顯然，如果我們只需了解工況下的體積流量，我們就不必測量介質(zhì)溫度和壓力了。

有時，管道的設(shè)計流量范圍比流量計的可用流量范圍寬得多，按大流量選用較大口徑流量計，恐怕流量小時儀表不能起動；按小流量選用較小口徑流量計，又擔心流量大時過不去。出現(xiàn)這種情況應如何處理？

答：每臺流量計都有其適用的流量范圍，我們不應該主觀地要求它完全滿足我們定的流量范圍。出現(xiàn)這種情況，應該有取有捨。可以這樣進行具體分析：

首先考察給定的流量范圍，看它是否合理。例如，給定的大流量對于該口徑管道是否超出設(shè)計規(guī)范，或者對應管內(nèi)流速是否太高了。反之，可以分析一下，對于該口徑管道，如此小的流量是否有測量的價值？這種判斷的結(jié)果，使我們對側(cè)重于照顧小流量或側(cè)重于照顧大流量有初步的想法。 
如果分析結(jié)果，對給定流量范圍沒有異議，則一般采用等于或小于管道尺寸的渦街流量計。這樣可以保證小流量能正常工作。而流量略超上限時，儀表還是能夠正常工作的，只是阻力損失大一些。而通常，超儀表量程的情況，在工業(yè)現(xiàn)場是比較少的。流量過小的情況卻十分普遍。 
如果分析結(jié)果人為大流量必須得到更多重視，那么，可采用較大口徑流量計，但時，只好捨去對小流量的關(guān)注，流量計應設(shè)置小流量切除。經(jīng)驗告訴我們，出現(xiàn)這種情況，就小不就大成功的概率要大得多。