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涡街流量计选型中测量上下限的核算公式和方法

2021-01-06
多年来的工程实践证明,涡街流量计的选型是关键环节,而在选型过程中,对于计量上下限的核算是重要依据,抓住了这个基础环节,涡街流量计就不会失掉其优良性能。选用过程中,首先要根据工艺要求选择正确的口径规格,以确保流体流量处于所需精度等级下,流量计的流量极大和极小的测量限之内;因为线性度与测量范围和雷诺数有关,流体的雷诺数不能超过极限;涡街流量计是速度式流量计,其测量范围的性能对比应采用工况流速。
涡街流量计计量下限的核算。
智能涡街流量计的计量下限应给予足够的关注:当流量低于下限时,涡街流量计的指示值为零,已不能反映出流量的变化趋势。在工程应用中,应考虑适当降低测量下限余量。由于受雷诺数、二次元件信号处理系统的增益和抗干扰性、频带宽度、抗震性能鉴定指标和现场振动强度等因素的限制,涡街流量计的测量下限被限制,因此必须对上述因素进行单独核算,并将计算结果中的极大值作为流量计的测量下限,即:
值得注意的是,与采用模拟原理的其他流量计不同,涡街流量计是用来测量涡流量的,是用信号频率而不是信号强度来提取瞬时流量信息,因此,常用的通过(4~20)毫安输入信道来截除小信号来稳定零点的方法通常是无效的。零位的稳定主要依赖于涡街流量计的抗干扰性。
1.计算雷诺数限值的*低流量。
一般情况下,不需要考虑*高流量对应的雷诺数,只需要计算*低流量的雷诺数,当计算结果低于制造商标所称*低流量时,就不需要选择*低流量的流量计。
计算由雷诺数下限引起的流速测量下限的公式(1):
公式:Vmin1---min1--mPa·s-m/s;Rdmin--min1--非常小的雷诺数,以保证标称精度;μ---------工作条件下流体的动力粘度,cP或mPa·s;ρ---流体的密度,kg/m3;D--管子内径,mm。在对粘度大于1cP的液流进行检测选择时,选择的小口径规格小于DN40,则不能忽略*低雷诺数。
2.根据增益和信号处理系统的抗干扰能力计算流量下限。
随着流量的减少,涡街信号强度与流体密度成正比,与流体流速的平方成正比,其强度呈二级下降关系。对低密度流体(例如气体)来说,信号较弱,要求信号处理系统在小流量时提供足够的增益(放大倍数),并应确保小流量时的微弱信值。
在各种干扰下依然能正确识别号码,否则就会将干扰信号频率误识为流量信号,产生不可预测的测量误差,造成测量失败。公式2)根据信号处理系统的增益和抗干扰性给出了测量下限的计算公式:
公式中:Vmin2—基于系统增益和系统抗干扰能力的流速下限,m/s;C—常数,由系统增益和抗干扰能力共同决定,各产物有明显的差别;ρ—流体工作密度,kg/m3。
三、根据信号处理系统的频带限制而产生的流量测量*低限Vmin3。
低频限频信号系统,直接限制了测量下限,常用产品样品分别给出了各种规格液体、气体、蒸汽的测量下限,可直接参考,但切不可与抗干扰能力决定的下限混淆。
四、基于抗震性能鉴定指标和现场振动强度计算流速测定下限。
由此产生的流量测量下限公式见(3):
形式:Vmin4——基于抗震性能的认证指标和现场。
流速下限,m/s;V0--在认证时,流速下限,m/s;VIf--在现场预计的管道振动干扰强度,g;ρ0--在认证时,流体工作密度,kg/m3;VI0--在抗振动干扰强度,g;ρ--在现场流体工作密度,kg/m3。
涡街流量计计量上限核算。
旋涡街道流量计的测量上限,同时又受到信号处理系统高端频响、旋涡街道发生体和传感器结构承载能力,以及工艺要求的压力损失限制等限制。当流量超过信号处理系统的频响范围上限时,涡街流量计可能会出现流量过大、指示过小的倒流现象,从而造成难以预测的误差。当流量超过涡街发生体和传感器的结构承受能力上限时,容易出现传感器寿命缩短,甚至发生体或传感器断裂,危及下游设备的安全。流速太大会造成压力损失超过工艺规定的限度,影响生产。计算极高压力损失可用式(4)进行:
在公式中:ΔP--流量计、kPa、Cd--涡街流量计的阻力系数,根据其结构而定;V--流体工况流速,通常取极高流速,m/s;ρ--流体工况密度,kg/m3。
厂家通常已经给出了产品样品上下限流速的每一口径规格的流量计,可以直接采用。
第三,需要注意的其他问题。
一、在计量范围内气体计量时,切忌混淆工况容积和标况容积,以免造成计量结果的严重偏差,造成流量计口径规格的选择错误。
2.应用大口径/低流速问题。因为K的系数和
旋涡街道流量计在同一流速条件下,流动管内的径成反比,呈现直径规格越大,旋涡频率越低的规律。选择DN200及以上口径规格的满管式涡街流量计时器时,可能会出现涡街频率与流速波动频率相近甚至相同的情况,导致涡街频率难以正确识别,造成难以接受的测量误差,出现这种情况的可能性随着口径规格的增加和流速的降低而增加,因此在大口径液体的检测中更容易出现,这就是为什么大部分厂家不生产DN300以上规格满管式涡街流量计时器的原因。对于选择DN300以上口径满管一体式温压补偿式涡街流量计时,应向厂商了解应用限制条件。
第四,结论。
本文仅就涡街流量计选型过程中上/下界的核算提出基本思路和方法,在实际工程应用中,还需要工程技术人员对涡街流量计选型过程进行更深入的分析,如准确性、性价比、使用成本、安装条件(包括机械振动)、技术支持等。
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