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涡街流量计测量气体流量是其应用的主要领域

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气体种类较多,有用作能源的气体,例如天然气、煤气、氢气和压缩空气;也有工业原料气,例如氧气、氮气、二氧化碳、硫化氢、甲烷、氯气等;还有些企业,把经过燃烧,化学反应后产生的废气排放到大气中。无论是能源气体、原料气体,还是废气,在输送过程中都需要进行流量计量或检测。


  用于气体流量测量的仪表较多,在各类流量计仪表中,除电磁流量计以外,其余的几类几乎都可测量气体流量,目前应用较多的有差压式、流体振动式、涡轮式、超声式流量计。用涡街流量计测量气体流量,是其应用的主要领域。


  压缩空气作为载能工质可算是一种二次能源。当要求工作压力较低时,它可用风机产生。当要求工作压力较高时,则由空压机产生。在生产中,对风机的风量和压缩空气的流量进行测量,是各企业能源管理的重要手段。作为被测流体,空气是比较清洁、无腐蚀性的介质,虽然空气中含有的水分和酸性气体,但对用不锈钢作接液材料的涡街流量计来说,是可以使用的,对测量不会有影响。测量压缩空气流量,


有以下几个问题值得注意:


(1) 振动影响.


  压缩空气由空压机或高压风机产生。这些设备运行时都有不同程度的振动,有时振动还比较强烈,这种振动会通过连接管道传送出来。在涡街流量计的选型和确定安装位置时,应充分考虑这一影响因素。 在各种不同的检测方法中,由于检测元件不同,仪表的抗振性能也不相同。采用检测速度变化原理的涡街流量计抗振要好一些,例如超声式、热敏式涡街流量计抗振性可达到 2g ;采用力检测方式的涡街流量计,对抗动敏感一些。近年来在力检测元件的设计和信号处理技术方面的进步,抗振性能有明显改进,可达到 0.5g 一 1g 。在涡街流量计选型时,对于有压气体,例如压缩空气,由于密度增大,下限流速则可相应降低。各制造厂在选型样本或使用说明书中,都给出密度与小流速的曲线或经验公式。


(3 )脉动流影响


  由风机和压缩机输出的气体,大多含有成分的脉动。罗茨风机输出的气体,其脉动频率和幅值与腰轮的转速和定排量体积有关,通常脉动频率为 100 一 200Hz ;而往复式压缩机输出气体的频率较低,一般仅几赫兹。另外,有些用气设备,如空气锤、风动工具等也会造成气流的脉动,且这种脉动的频率和幅值均具有随机性。如前所述,脉动流对卡曼涡街的稳定有明显的影响,严重时,可能产生旋涡频率被“锁定”的现象。在气体试验装置中就曾出现了“锁定”现象,这是用来调试分流旋翼式流量计的装置。管道上安装了一台 DN50 的应力式涡街流量计,上游用罗茨风机作气源,下游较远处(约 10m )安装了 DN50 气体涡轮作流量监测,流量大小由下游阀门控制。
  在试验中出现了如下现象:当下游阀门调大到某一开度以后,涡街流量计输出信号的频率不再随流量增大而增大,保持在 200Hz 左右不变。此时,调节涡街流量计前置放大器的增益和触发灵敏度都无效。开始以为是 50Hz 或倍频干扰,但加强屏蔽和接地都不起作用。又以为是电源 l00Hz 或倍频干扰,测量直流电源的纹波,纹波非常小,且更换直流电源也无济于事与此同时,也观察到涡轮流量计输出的信号频率也不大稳定、波形有抖动现象,频率计指示变化较大。为了查找原因,搞清问题,把涡街流量计与涡轮流量计的安装位置作了对换。结果处于上游的涡轮流量计输出信号的频率出现较大的跳动,用示波器观察波形,可看出波形抖动较严重,脉冲宽窄不均;再看下游的涡街流量计,输出波形已不再像前面所看到的那么“稳定”,频率计显示的频率在 195 一 220Hz 之间跳动,说明涡街流量计已不再被锁定在原来的频率上。 由上述试验说明,出现这种现象的原因是风机送出的气流脉动造成的。试验过程中,查看了罗茨风机的名牌,风机转速为 2950r/min, 风量为 20m3/min, 风压(全压)为 49kPao 根据风机的转速和罗茨风机的原理,风机转动一周,腰轮排放 4 个工作体积的风量,由此可以计算出风机输出风量在一秒内的变化次数为 (2950 x 4)/60 二 196.7, 即风机输出气流脉动的频率为 196.7 Hz 。这样就证明了涡街流量计输出频率被锁定在 200Hz 左右这一现象,是罗茨风机输出气流脉动的结果。

  发生上述现象以后,对罗茨风机调表装置进行了改造。实施方法是在罗茨风机的出口处,增设了一个脉动阻尼容器。在容器内增加了几道隔板,气流经几道隔板在容器内绕流。由于容器的气容与气阻的阻尼作用,使气流的脉动幅度有效衰减。‘经过改造后的调表装置,消除了气源脉动的影响,上述现象不再出现。由此提醒我们,涡街流量计用于测量脉动流时应采取有效措施,把流体脉动衰减到幅度,才能不影响涡街流量计的正常运行。


2. 其他压缩气体流量测量


  在工业中,氧气、氢气、二氧化碳、氮气等压缩气体流量测量也是需求较多的领域。用涡街流量计测量这些压缩气体的流量,其优势在于精确度较高,压力损失较小,量程范围较宽,现场安装与维护量较小。


  用涡街流量计测量压缩气体流量与测量压缩空气流量没有什么区别,只是因为这些气体的用途、一性质和生产设备有所不同,因此在测量系统的设计、仪表量程选择、安装位置的确定等方面,应结合生产工艺和设备特点考虑一些具体问题。