渦街的選表要點
1.對被測流體的適應性
渦街流量計可測液體、氣體、蒸氣,選表時對流體種類和流體狀況要具體分析。
(1)含固體顆粒的流體 含固體顆粒的流體對發生體和檢測元件產生沖刷,長期使用會磨損發生體,影響測量精確度。選用時應定期檢查檢定。
(2)易結垢易沉淀流體 發生體、管壁結垢會改變發生體尺寸和流通面積,影響儀表系數K。檢測元件表面結垢則影響檢測靈敏度。安裝使用后應經常沖洗、除垢。
(3)混相流體 用渦街流量計測量混相流體還缺乏實踐經驗。有關資料提供的信息可供參考。
①氣-液兩相流??蓽y含分散、均勻微小氣泡,且含氣體積率小于7%~10%的氣-液兩相流。當含氣體積率超過2%時,應對儀表系數進行修正。
②氣-固、液-固兩相流。可測含分散、均勻固體微粒的氣體、液體,但體積比應不大于2%。
③液-液兩組分流。可測互不溶解的液-液(如油-水)兩組分流體,但水平流速需大于0.5m/s。
④脈動流。由羅茨式鼓風機、往復式水泵驅使流動的液體,會產生脈動流動。如果脈動頻率處在渦街流量計的頻帶之內,這將形成測量誤差的主要來源。如果脈動頻率與旋渦頻率合拍,可能產生諧振把渦街流量計輸出信號“鎖定”(lock-in)在某一頻率,破壞儀表正常工作和損害設備。
測量脈動流時,可設置脈動緩沖容器抑制脈動壓力。在渦街流量計上游管路中加裝緩沖容器或節流孔板,衰減脈動壓力,如圖3.16所示。
⑤流體黏性和下限雷諾數。渦街流量計的下限流量除受檢測元件靈敏度限制外,主要是下限雷諾數的影響。因為儀表在下限雷諾數以下工作時,斯特勞哈爾數St已不再是常數,渦街流量計工作進入非線性區(如圖3.4所示)。
各生產廠在使用說明書中給出下限雷諾數和有關圖表曲線以及最小流量值。對于不同口徑儀表,用式(3.7)可確定流體的黏度
③混合氣體的密度。先根據混合氣體的組分查表獲得各組分在標準狀態下的密度值,
再根據混合氣體各組分的摩爾數(或體積百分比)用下式計算出混合氣體標準狀態密度
計算出混合氣體標準狀態密度之后,用式(3-10)就可計算出工作狀態下混合氣體的密度。如果是濕氣體,則用式((3.11)計算出工作狀態下濕氣體的密度。
④飽和蒸汽的密度。飽和水蒸氣的密度是工作壓力或工作溫度的單值函數,測量飽和蒸汽的壓力或溫度兩者之一都可計算出飽和蒸汽的密度。
如果已知飽和蒸汽的壓力,可用表3.4中的公式計算出不同壓力段飽和蒸汽的密度值。
把工作狀態下的流量和最小流量代人式(3.15)或式(3.16)就可算出雷諾數。目前,多數渦街流量計的雷諾數范圍在2×104~7×106范圍內。如果實際工作狀態的雷諾數低于2×104,渦街流量計的儀表系數K將進人非線性工作區。為提高測量精確度,需要對K系數進行修正。
阻力系數CD與旋渦發生體的形狀、幾何尺寸有關。
按標準規定,阻力系數CD可以通過測量確定。測量時,測壓孔應位于渦街流量計上游1D、下游4D的管壁上,流量應調到上限流量的70%,測出取壓孔之間的差壓值,就可計算出阻力系數CD。
因各家渦街流量計的發生體形狀和參數不同,阻力系數可能不同,在產品說明書中應給出了CD值。
(5)測量液體流量時管內工作壓力 為了防止氣穴現象產生,測量液體流量時,需要計算流量時不發生氣穴現象的工作壓力p。
p=2.7△p+1.3p0
式中 P0——工作溫度下液體的飽和蒸氣壓,Pa;
△p——流量時渦街流量計的壓力損失,Pa。
(6)通徑的確定
①工作狀態下體積流量的計算。
如前所述,渦街流量計測量的是工作狀態體積流量,所以確定儀表的通徑時,應以狀態體積流量為依據。如果已知質量流量或標準狀態體積流量,則應根據介質工作狀態密度或工作狀態的壓力和溫度,把質量流量或標準狀態流量換算成工作狀態體積流量,再根據此流量查對渦街流量計使用說明書中給出的流量范圍,確定所要選用儀表的通徑。如果有兩種通徑都可滿足要求,為了提高測量效果、降低造價,應選用通徑小的儀表。應特別提醒注意的是,盡可能使常用流量處在流量范圍上限的1/2~2/3。
②工作溫度和工作壓力。
渦街流量計的工作溫度主要受測量元件的耐溫性能的制約;工作壓力受材料、密封件的限制。用戶可根據選型樣本提供的數據選擇合適的儀表。
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