近年來,渦街流量計(jì)開始步入過熱蒸汽流量測量領(lǐng)域,并取得了一些令人滿意的效果。渦街流量計(jì)發(fā)展速度之快、應(yīng)用范圍之廣是不少流量計(jì)所不及的。究其原因,還是由其自身特點(diǎn)所決定的。渦街流量計(jì)不存在零位漂移,無可動(dòng)部件,高可靠性,量程范圍較寬,測量準(zhǔn)確度高,壓力損失小(僅為節(jié)流式差壓流量計(jì)的1/4~1/2)。將渦街流量計(jì)應(yīng)用到過熱蒸汽計(jì)量中,可充分發(fā)揮其優(yōu)勢。因此,處理好現(xiàn)場應(yīng)用中影響渦街流量計(jì)準(zhǔn)確度的因素,渦街流量計(jì)是一種非常有前途、準(zhǔn)確可靠的過熱蒸汽計(jì)量方式。影響渦街流量計(jì)在過熱蒸汽計(jì)量中準(zhǔn)確度的因素較多,本文從二次儀表的角度給出了相應(yīng)改進(jìn)措施和修正方法。
1二次儀表輸入信號(hào)選擇
渦街流量傳感器的常用輸出信號(hào)(即二次儀表的輸入信號(hào))形式為脈沖信號(hào)或4~20mA直流電流信號(hào),現(xiàn)在市場上的渦街流量計(jì)已有同時(shí)輸出脈沖信號(hào)或者4~20mA直流電流信號(hào)的產(chǎn)品,兩種信號(hào)輸出各有其優(yōu)劣。頻率信號(hào)為傳感器產(chǎn)生的原始信號(hào),但在傳輸過程中易受到干擾,特別是現(xiàn)場有振動(dòng)源、大功率電氣設(shè)備等干擾源存在的情形尤其要引起注意,部分渦街流量計(jì)在不通流的情況下仍然出現(xiàn)流量示值,或者工況穩(wěn)定時(shí)出現(xiàn)流量示值突然增大,正是由干擾源引起的;電流信號(hào)在傳輸過程中不易受到干擾,但由于電流信號(hào)要通過F/頻率電流轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換而來,而這一過程中至少要損失0.02%的準(zhǔn)確度。所以選型時(shí)應(yīng)該充分考慮現(xiàn)場的環(huán)境條件,選擇合理的儀表。
2.壓力測量校準(zhǔn)
在壓力變送器滿足準(zhǔn)確度等級(jí)的前提下,壓力測量的可靠性主要受引壓管設(shè)置的影響。一般情況下,供熱單位在鋪設(shè)管路和安裝儀表的時(shí)候,為了更方便地校驗(yàn)和維修儀表,壓力變送器安裝位置與管道取壓口往往不在同一高度,由于引壓管內(nèi)冷凝水的重力作用,使壓力變送器測得的壓力值和蒸汽的實(shí)際壓力值之間會(huì)有偏差。以壓力變送器在取壓口的下方2m為例,假定引壓管內(nèi)冷凝水高度為1m,則壓力變送器示值會(huì)偏高9.8kPa。以實(shí)際壓力為0.5MPa,溫度為170℃的過熱蒸汽為例,壓力示值偏高導(dǎo)致的二次儀表查表計(jì)算得到的密度值比真實(shí)密度值偏高2.04%,導(dǎo)致質(zhì)量流量相應(yīng)也偏高。對(duì)引壓管內(nèi)冷凝液影響的校準(zhǔn),zui方便的方法是在智能二次儀表中,將壓力量程設(shè)置為-9.8~1590.2kPa(壓力變送器量程為0~1.6MPa)即可,既省力省時(shí)、又準(zhǔn)確方便。當(dāng)然要準(zhǔn)確對(duì)壓力測量校準(zhǔn),需要對(duì)管道特別是引壓管路進(jìn)行充分保溫,然后在穩(wěn)定工況下,使用同一只壓力變送器在安裝位置A和校準(zhǔn)位置A分別進(jìn)行測量,A處壓力值減去A壓力值即可獲得冷凝水的重力作用引起的壓力偏差,如圖1所示。
3.高溫蒸汽對(duì)儀表系數(shù)的影響
渦街流量計(jì)的儀表系數(shù)(個(gè)脈沖/m3)一般是在實(shí)驗(yàn)室的常溫空氣中標(biāo)定得到的,現(xiàn)場使用時(shí)渦街傳感器處于高溫蒸汽介質(zhì)中,測量管內(nèi)徑和發(fā)生體的寬度都會(huì)由于熱膨脹而改變尺寸,進(jìn)而影響渦街流量計(jì)的儀表系數(shù),所以應(yīng)對(duì)儀表系數(shù)進(jìn)行修正,依據(jù)傳感器和測量管材質(zhì)的不同,可參考生產(chǎn)廠家提供的儀表系數(shù)隨流體溫度變化的關(guān)系式,并將其置入二次積算儀表中。例如:國內(nèi)某廠家給出的關(guān)系式為K1=[1-4.8×10-5(t-t0)Km,Kt:蒸汽溫度為t時(shí)的儀表系數(shù);t0:儀表標(biāo)定時(shí)的介質(zhì)溫度,可參考相應(yīng)的檢測報(bào)告;K:實(shí)驗(yàn)室條件下標(biāo)定得到的儀表系數(shù)。如果現(xiàn)場溫度工況穩(wěn)定,接近于定溫,也可直接將計(jì)算得到的新儀表系數(shù)K置入二次積算儀表,這對(duì)于無法通過編程方式置入上述關(guān)系式的二次積算儀表也更為方便。如果不進(jìn)行儀表系數(shù)修正,以170℃的過熱蒸汽為例,假定渦街流量傳感器是在20℃的空氣環(huán)境中標(biāo)定的,按照上述關(guān)系計(jì)算,由于受熱膨脹將使儀表系數(shù)偏移-0.72%,如果仍按照標(biāo)定時(shí)的儀表系數(shù)(比使用現(xiàn)場的儀表系數(shù)大)進(jìn)行積算,將使積算值偏低,并且蒸汽的溫度越高,偏低量也越大。由此可見,不對(duì)儀表系數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)帶來的偏差還是相當(dāng)可觀的。
4.儀表系數(shù)非線性校準(zhǔn)
一般情況下,渦街流量計(jì)的儀表系數(shù)是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下校準(zhǔn)得到的單一值,該值是Qmax、0.4Qmax、0.2Qmax(Qmax:zui大流量值)三個(gè)流量點(diǎn)的儀表系數(shù)中zui大值與zui小值平均之后得出的,對(duì)于線性度不好的渦街流量計(jì),當(dāng)流量波動(dòng)偏離儀表系數(shù)中間值對(duì)應(yīng)的流量點(diǎn)時(shí),將不可避免地產(chǎn)生誤差。特別是對(duì)于大流量貿(mào)易結(jié)算,百分之一的誤差就可能引起巨大的貿(mào)易差額,因此為了維護(hù)供需雙方的公平利益,需要有更高準(zhǔn)確度的計(jì)量等級(jí),建議配置帶儀表系數(shù)非線性校準(zhǔn)的智能二次儀表,目前國內(nèi)已有廠家在使用六點(diǎn)、五段非線性修正儀表系數(shù)校正方法。主要原理是將實(shí)驗(yàn)室條件下標(biāo)定得到的多個(gè)流量點(diǎn)(個(gè)數(shù)由儀表的線性度來決定,一般來說,線性度差的儀表個(gè)數(shù)要多一點(diǎn),反之則可相應(yīng)減少的儀表系數(shù)及各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率值置入智能流量積算儀中,這樣就能獲得比單一儀表系數(shù)更高的測量準(zhǔn)確度,而且各個(gè)點(diǎn)的準(zhǔn)確度都能得到相應(yīng)提高,不失為一種提高測量準(zhǔn)確度的好辦法。
5.結(jié)語
影響渦街流量計(jì)在過熱蒸汽計(jì)量中準(zhǔn)確度的因素還有很多,包括日常維護(hù)保養(yǎng)、定期校驗(yàn)比對(duì)等等,本文僅從二次儀表的角度,分析了主要幾個(gè)因素。總之,要提高渦街流量計(jì)在過熱蒸汽計(jì)量中的準(zhǔn)確度,選擇一臺(tái)智能、可編程的二次儀表是必不可少的,并用二次儀表對(duì)實(shí)際測量進(jìn)行相應(yīng)的修正,消除影響渦街流量計(jì)在過熱蒸汽計(jì)量中準(zhǔn)確度的不利因素真正用好二次儀表。
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