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DN150天然氣流量計(jì)流量計(jì)的選用問題
渦街流量計(jì)的選用要結(jié)合工藝介質(zhì)的特點(diǎn)、流量計(jì)的性能、經(jīng)濟(jì)性、安裝及環(huán)境五個(gè)方面來考慮。一般專業(yè)技術(shù)人員在選用渦街流量計(jì)時(shí)大都考慮了這五個(gè)方面的因素,在此不再贅述。需要特別指出的是,對于電容式、壓電應(yīng)力式和超聲波式渦街流量計(jì)在選擇時(shí)還要注意以下問題:
對于介質(zhì)中含有粉塵和固體顆?；驊腋∥锏牧黧w不易選擇電容式渦街流量計(jì)。因?yàn)樵阡鰷u發(fā)生體兩側(cè)有兩個(gè)導(dǎo)壓小孔,容易堵塞。例如,本體法生產(chǎn)聚丙烯,其循環(huán)丙烯中含有聚丙烯粉末,選用電容式渦街流量計(jì)則引起了導(dǎo)壓孔堵塞,使信號輸出為0。凡是帶有導(dǎo)壓小孔的其它渦街流量計(jì)具有相似的情況,如Eestech公司生產(chǎn)的熱(磁)敏式渦街流量計(jì)。
渦街流量計(jì)的選擇不僅要考慮被測介質(zhì)的溫度,還要考慮檢修吹掃管線時(shí)吹掃介質(zhì)的溫度,這一點(diǎn)常常容易忽視。渦街流量計(jì)的被測介質(zhì)溫度可能是常溫,但是在檢修時(shí)需要用蒸汽吹掃管線,蒸汽的溫度在150℃以上,如果選型時(shí)只考慮到介質(zhì)的溫度而選擇適用溫度范圍低的渦街流量計(jì),在檢修吹掃管線時(shí),就有可能損壞敏感元件。
流量計(jì)雖然抗振性強(qiáng),但適用溫度范圍不如電容式和壓電應(yīng)力式寬,一般不超過200℃,如果被測溫度超出此范圍,則可能損壞超聲波探頭。另一方面,超聲波流量計(jì)不易用在含有過多氣泡的液體或含有雜質(zhì)的液體測量中。因?yàn)楹羞^多氣泡的液體,超聲波不易穿過,可能造成測量上的困難甚至不可能測量。液體中含有異物會對超聲波起到慢反射或吸收作用,也影響測量的準(zhǔn)確性。
在使用狀態(tài)下,如果被測介質(zhì)有明顯的脈動(dòng),如羅茨風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)出口流量,則不易選擇超聲波渦街流量計(jì)。因?yàn)槌暡u街流量計(jì)對小流量敏感度很高,在這種場合使用,會使輸出信號不穩(wěn)定而失真。
在液體中混有大量氣泡的場合,不易選用各種渦街流量計(jì)。

在工程應(yīng)用中的問題：

本文根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用渦街流量計(jì)的經(jīng)驗(yàn),詳細(xì)論述了其在工程應(yīng)用中應(yīng)注意的問題以及解決問題的措施,為正確使用渦街流量計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)，zui早的實(shí)用化渦街流量計(jì)是由日本橫河電機(jī)(YOKOGAWA)在1969年制造出來的,隨后,世界上許多大公司紛紛推出自己各具特色的渦街流量計(jì),*,渦街流量計(jì)有許多*的優(yōu)點(diǎn),但在工業(yè)應(yīng)用中并不十分普遍,顯然,并不是由于它的技術(shù)水平還沒有達(dá)到令人滿意的程度,而是由于用戶在選擇和應(yīng)用渦街流量計(jì)時(shí)缺乏應(yīng)有的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),在設(shè)計(jì)、選型、安裝時(shí)考慮問題過于簡單化了,正是基于以上理由,本文著重討論渦街流量計(jì)工業(yè)應(yīng)用中應(yīng)注意的問題及對策。                
1渦街流量計(jì)抗管道振動(dòng)和流體振動(dòng)問題
振動(dòng)問題是衡量一臺渦街流量計(jì)工業(yè)應(yīng)用好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。目前,很多工業(yè)用戶之所以對渦街流量計(jì)的應(yīng)用失去信心,在很大程度上是由于振動(dòng)因素影響。工業(yè)中的振動(dòng)是普遍存在的,目前較*的渦街流量計(jì)都有一定的抗振動(dòng)能力,對于一般的工業(yè)振動(dòng)大部分都能消除。一般的工業(yè)振動(dòng)頻率大都在幾赫到幾千赫,渦街流量計(jì)的漩渦頻率正好落在這個(gè)范圍之內(nèi),
本文以電容式、壓電式、超聲波式渦街流量計(jì)為例來說明其抗振性問題。
1.1電容式渦街流量計(jì)抗振動(dòng)問題
電容式渦街流量計(jì)以E + H公司生產(chǎn)的Prowirl70為代表,它采用差動(dòng)開關(guān)電容(DSC)傳感器,用來檢測漩渦壓力脈沖,差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)如圖1所示:
抗管道振動(dòng)和流體振動(dòng)能力:當(dāng)振動(dòng)方向在縱向(順流向)或與漩渦發(fā)生體軸線相平行的方向振動(dòng)時(shí),由振動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力同時(shí)作用在振動(dòng)體及電極上,使振動(dòng)體都在同方向產(chǎn)生撓曲變形,由于設(shè)計(jì)時(shí)保證了振動(dòng)體與電極幾何結(jié)構(gòu)與尺寸相匹配,使它們的變形量*,差動(dòng)信號輸出為0,從而使這兩個(gè)方向上的振動(dòng)所產(chǎn)生的影響基本消除了。
但是,抗橫向(與漩渦升力方向*)振動(dòng)能力仍然很弱,因?yàn)樵谀骋粫r(shí)刻,往復(fù)振動(dòng)只在一個(gè)方向上對振動(dòng)套筒發(fā)生應(yīng)力,如果振動(dòng)明顯,必然在輸出信號上迭加振動(dòng)分量,使輸出信號偏離真實(shí)值。電容式渦街流量計(jì)在頻率范圍為1～500Hz的縱向以及與發(fā)生體軸線相平行的方向的任何振動(dòng)以及高達(dá)1g振動(dòng)加速度沖擊基本能夠消除,所以本流量計(jì)具有二維方向的抗振動(dòng)補(bǔ)償功能。

采用兩片圓形壓電元件,它們上、下封裝在漩渦發(fā)生體內(nèi)部(不與流體直接接觸),以此來感受漩渦升力和振動(dòng)應(yīng)力。每片壓電元件沿中性面分割成兩個(gè)對稱的半圓,分別處于中性面的兩邊,且極化方向相反。兩片壓電元件采用并聯(lián)方式,每片壓電元件的兩半片組成一個(gè)電極,兩電極從上下兩片極性相反的電荷而引出。三個(gè)不同方向的振動(dòng)力產(chǎn)生的電荷信號極性如圖2所示:
a振動(dòng)方向與漩渦升力方向相同。此方向上的振動(dòng)噪聲不能*消除。
b振動(dòng)方向與流體方向相同。此方向上的振動(dòng)不能產(chǎn)生噪聲信號。
c振動(dòng)方向與發(fā)生體軸向平行。此方向上的振動(dòng)不能產(chǎn)生噪聲信號。
由此可見,YF100E同樣能抗二維振動(dòng)(流動(dòng)方向上及與發(fā)生體軸向平行的方向上),但抗橫向振動(dòng)(升力方向)能力仍然較弱。
1.2.2 F+P的VT/VR抗振動(dòng)設(shè)計(jì)
F+P渦街流量計(jì)采用對稱差動(dòng)傳感器設(shè)計(jì)消除振動(dòng)影響,即用四只壓電敏感元件構(gòu)成渦街傳感器,以安裝法蘭為中心,兩對反并聯(lián)壓電元件封裝在上、下對稱部位,每對壓電元件又以中性面為中心,分置中性面兩側(cè),如圖3,當(dāng)振動(dòng)作用在X方向或Z方向時(shí),四只壓電元件產(chǎn)生電荷相互抵消,如圖4,起到了X方向及Z方向的振動(dòng)補(bǔ)償功能。當(dāng)漩渦升力交替作用在Y方向上時(shí),只有中性面下兩片壓電晶體產(chǎn)生差動(dòng)電荷信號,如圖5,由于兩片壓電片為并聯(lián)方式,所以輸出信號加倍。
當(dāng)振動(dòng)信號作用在Y方向時(shí),顯然振動(dòng)信號迭加到漩渦升力上,此方向的振動(dòng)仍不能克服。
由此可見,此傳感器結(jié)構(gòu)具有抗X方向, Z方向二維振動(dòng)能力,對Y方向的振動(dòng)*力很弱。Rosemount 8800A智能渦街流量計(jì)采用質(zhì)量平衡結(jié)構(gòu)從機(jī)械上消除管道振動(dòng)(或流體振動(dòng))影響,與YF100E相似,它只能克服流動(dòng)方向及與漩渦發(fā)生體相平行方向的振動(dòng),而對升力方向上的振動(dòng)仍然無法*克服。
總之,壓電式渦街流量計(jì)具有二維方向(順流向和漩渦發(fā)生體相平行方向)抗振動(dòng)能力,無論如何,它抗升力方向上的振動(dòng)仍然是很弱的。