渦街流量計流量測量自動補償系統(tǒng).pdf

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1、第5期許民富等．渦街流量計流最測量自動補償系統(tǒng)543渦街流量計流量測量自動補償系統(tǒng)許民富1陳立國2(1．江蘇揚農(nóng)化工集團有限公司工程部，江蘇揚州225009；2．浙江中控技術股份有限公司，杭州3l0053)摘要介紹了渦街流量計的澳l量原理，從工程應用的角度，系統(tǒng)地闡述了被測介質的工況(溫度、壓力)發(fā)生變化后。其流量自動補償?shù)脑砑皩嵤┓椒?。關鍵詞渦街流量計體積流量質量流量補償中圖分類號TQ056文獻標識碼A文章編號lOoo-3932(2011)05旬543_03流體連續(xù)化輸送是現(xiàn)代化工生產(chǎn)的重要特征，為滿足建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會和對生

2、產(chǎn)過程調節(jié)控制的要求，必須對其流量進行準確測量。雖然流量計的種類繁多，但因渦街流量計具有結構簡單、安裝維護方便、壓力損失較小、價格低、量程范圍寬以及適用介質多等諸多優(yōu)點，得到r廣泛使用。渦街流量計和大多數(shù)流量計一樣，在設計時并沒有考慮介質工況(溫度、壓力)發(fā)生變化時引起的測量誤差，實際應用中應對其測量值自動進行溫度、壓力補償。1渦街流量計的測量原理在流體的流動方向上放置一個非流線型的物體旋渦發(fā)生體，當流體以足夠大的流速流過發(fā)生體后，上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關，其表達式

3、為：j=st專式中／——旋渦的釋放頻率，Hz；y——流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度，m／s：d——旋渦發(fā)生體特征寬度，m；的補償公式可計算出流體的準確體積流量和質量流量。2．1水蒸汽自動補償系統(tǒng)對于飽和蒸汽，其密度只與壓力有關，它們之間的對應關系為：_p=AJD+廖(1)式中p——飽和蒸汽的絕對壓力，MPa；A、8——待定系數(shù)。在不同的壓力范圍內(nèi)，系數(shù)A、B的值見表l。表1不同壓力范圍內(nèi)A、B的值對于過熱蒸汽，其密度和溫度、壓力均有關，它們之間的關系表示為：p=志(2)St——斯特羅哈數(shù)，當雷諾數(shù)醌在102一式中p——過熱蒸汽的絕對壓力，MPa

4、；105范圍時，S￡為常量。z——過熱蒸汽的溫度，cc；當旋渦在發(fā)生體兩側產(chǎn)生時，利用壓電傳感器測出與流體流向垂直的交變升力變化，將升力的變化轉換為電的頻率信號，再將頻率信號進行放大和整形，得到與流體平均速度成正比的電信號，輸出到相應的儀表即可進行流量顯示、累積。2流量自動補償系統(tǒng)渦街流量計屬于速度式流量計，其輸出信號與管道中流過的流體體積流量成正比，通過適當A，曰，卜待定系數(shù)，在一定的溫度、壓力范圍內(nèi)均為常數(shù)。渦街流量計的測量值，即為實際工況下被測蒸汽的體積流量Q。該值主要用來計算被測蒸汽的質量流量：^f=pQ(3)收稿日期：2011．ol

5、-27544化工自動化及儀表第38卷式中膨——質量流量，kg／h；p——實際工況下蒸汽密度，kg／m3；Q——渦街流量計測得的蒸汽體積流量，m3／h。飽和蒸汽流量設計工況為溫度165℃，壓力O．7MPa(絕壓)，密度p設=3．666kg／m3，正常流量為8000kg／h。則其實際壓力波動范圍O．65—0．75MPa。該飽和蒸汽流量測量壓力自動補償系統(tǒng)原理如圖l所示，ECS．100型DCs圖形化組態(tài)如圖2所示。行：j墨姿豎b爿墊!型!豎陌嗣墜鯊墅藏剩乘法器圖l飽和蒸汽流量測量壓力自動補償系統(tǒng)圖2ECS一100型DCS圖形化組態(tài)計算流遣計量程上限

6、Q。。。時，將有關參數(shù)代入式(3)得：Qm，=等=裟叫·耐／h過熱蒸汽流量設計工況為溫度260℃，壓力0．7MPa(絕壓)，密度lp設=2．912kg／m3，正常流量8000kg／h。則其實際壓力波動范圍為O．40～0．85MPa，溫度波動范圍220～320℃。該過熱蒸汽流量測量溫度、壓力自動補償系統(tǒng)的原理如圖3所示，ECS-100型DCS圖形化組態(tài)如圖4所示。Q——最近亟71——_．242．36一乘法器乘法囂圖3蒸汽流量測量溫度、壓力自動補償系統(tǒng)的原理圖圖4ECS—100型DCS圖形化組態(tài)將有關參數(shù)代人式(3)，得到流量計量程上限Q?：Qm

7、^。=等=裟-4294m3／h口再z．7l二2．2氣體自動補償系統(tǒng)因氣體介質的特殊性，其體積流量可分為實際工況下的體積流量(m3／h)和標準狀態(tài)下(或標定狀況下)的體積流量(Nm3／h或m3／h)。渦街流量計的測量值，即為實際工況下氣體的體積流量。因實際工況會偏離設計工況，此測量值不能如實反應被測氣體的量，通常要借助于理想氣體的狀態(tài)方程將其換算成標準狀態(tài)下的體積流量，即：Q0=衛(wèi)x等Q(4)Poo式(4)是將實測體積流量轉換成標準狀態(tài)下的體積流量。如要轉換成標定狀態(tài)下的體積流量，可將式中的兀用％替代，其值為293．15K；Q。用Q：。替代，其

8、單位為m3／h。查得標準狀態(tài)下氣體的密度，由氣體相應的體積流量公式計算出其質量流量，即：M=poQ。(5)氮氣流量設計工況為工作壓力0．6MPa，工作溫度25℃，正