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涡街流量传感器

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涡街流量仪表是根据卡门涡街理论,利用了流体的自然振动原理,以压电晶体或差动电容作为检测部件而制成的一种速度式流量仪表。


涡街流量仪表是根据卡门涡街理论,利用了流体的自然振动原理,以压电晶体或差动电容作为检测部件而制成的一种速度式流量仪表。

菲格瑞思涡街流量传感器具有无可动部件、测量范围度大、介质适应性广、测量精度高、检定周期长、传输信号距离远、压力损失小、结构简单、运行可靠、使用寿命长、安装维护方便等许多显著优点。可广泛应用于石油化工、冶金机械、食品、造纸,以及城市管道供热、供水、煤气等行业的各种液体、气体、蒸气等单相流体的工艺计量和节能管理。

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1特点


  1. 采用抗机械震动,抗冲击和抗脏污的结构新设计。

  2. 采用最先进的集成电路,信号处理精度高,高抗干扰性,可靠性高。

  3. 可选用加宽量程型号,获得优越的小流量性能和扩宽的流量范围。

  4. 可选用电容式流量计,抗震性能好,最高测量温度达到400℃。

  5. 可选用潜水型流量计,允许长期浸泡在水中工作。

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2测量原理


涡街流量计是由设计在流场中的旋涡发生体、检测探头及相关的电子线路等组成。当液体流经三角柱形旋涡发生体时,它的两侧就成了交替变化的两排旋涡,这种旋涡被称为卡门涡街,这些交替变化的旋涡就形成了一系列交替变化的负压力,该压力作用在检测深头上,便产生一系列交变电信号,经过前置放大器转换、整形、放大处理后,输出与旋涡同步成正比的脉冲频率信号。

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3进行压力补偿


[1]  压力补偿压力变送器的选择:由于饱和蒸汽管路长,压力波动较大,必须采用压力补偿,考虑到压力、温度及密度的对应关系,测量中只采用压力补偿即可,由于明通公司管道饱和蒸汽压力在0.3-0.7MPa范围,压力变送器的量程选择1MPa即可。

1.被测介质含有较多杂质时,应在传感器上游直管段要求的长度以外加装过滤器。2.传感器应避免安装在有机械振动的管道上。当振动不可避免时,应考虑在距传感器前后约2DN处的直管段上加固定支撑架。3.传感器应避免安装在有较强电磁场干扰、有热辐射、有腐蚀性气体、空间小和维修不方便的场所。

涡街流量传感器被广泛的应用于石油、化工、冶金等工业部门,也被应用于市政工程和环保行业,和蒸汽的流量计量及检测和控制。

涡街流量传感器便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。

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4研究和讨论


实验管路,该装置由8台口径为DN =50~150mm的标准传感器串,并联组合与被检测的大口径传感器(DN=80~300mm)比较。试验管路按对角线方向平行排列,其目的是节省原材料,降低了造价,又恰好满足各种口径传感器前直段的要求(根据国家标准ZBN12005-1989或规程JJG643-1994)标准传感器前直管段长大于50DN;被检测传感器前直管段长大于20DN;使阻力损失降到最小值。

(2)气源,气源是由二台9-19型高压离心风机和一台LG300×200-1型罗茨风机供给。其中二台同型号的离心机,通过控制电动阀门根据流量大小的需要,实现串联或并联运行,以满足不同流量和不同压力的要求。

(3)标准传感器:该装置选用了8台标准传感器,均为应力式涡街传感器,该仪表的优点是无可动部件具有较高的重复性,有较强的耐过载和耐冲击性。传感器本体用不锈钢具有耐磨损和抗腐蚀性能,该传感器具有很高的稳定性。另外这类传感器的仪表系数不受或很少受被测介质物性参数的影响,所以作为标准传感器使用时,只要与被测料件基本一致就可以了。

目前,我国的气体涡街传感器的标准度一般在0.5级~1级的水平上,从准确度的水平上看,是无法作为0.5级标准传感器使用的,但是这类仪表的范围度很宽,一般都在10:1~15:1左右,而且重复性很好,均在0.2%以内,甚至于更高,如采用压缩范围度在定点标定是提高准确度的有效方法。我们曾做了大量的试验研究工作,结果表明若范围度压缩到2:1或3:1以内,在定点标定均能满足要求,因此,使用该传感器标准,建立气体流量装置是可行的。 
  注意事项


   [2]  (1)涡街流量传感器在应用中应注意保持探头清洁,当增益值/噪声或信噪比/信号质量等反映探头清洁程度的技术指标接近或达到界限值时, 涡街流量传感器的计量结果不准确, 当表体和直管段脏污时也会影响计量结果。因此,气体涡街流量传感器探头、表体及上下游直管段的清洗是维护保养的一项重要工作。

(2)用于贸易交接计量的涡街流量传感器及其二次仪表应按照相关规程的要求进行周期检定。涡街流量传感器的检定分为离线检定和在线校准。

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5基本结构


(1)实验管路,该装置由8台口径为DN =50~150mm的标准传感器串,并联组合与被检测的大口径传感器(DN=80~300mm)比较。试验管路按对角线方向平行排列,其目的是节省原材料,降低了造价,又恰好满足各种口径传感器前直段的要求(根据国家标准ZBN12005-1989或规程JJG643-1994)标准传感器前直管段长大于50DN;被检测传感器前直管段长大于20DN;使阻力损失降到最小值。

(2)气源,气源是由二台9-19型高压离心风机和一台LG300×200-1型罗茨风机供给。其中二台同型号的离心机,通过控制电动阀门根据流量大小的需要,实现串联或并联运行,以满足不同流量和不同压力的要求。

(3)标准传感器:该装置选用了8台标准传感器,均为应力式涡街传感器,该仪表的优点是无可动部件具有较高的重复性,有较强的耐过载和耐冲击性。传感器本体用不锈钢具有耐磨损和抗腐蚀性能,该传感器具有很高的稳定性。另外这类传感器的仪表系数不受或很少受被测介质物性参数的影响,所以作为标准传感器使用时,只要与被测料件基本一致就可以了。

目前,我国的气体涡街传感器的标准度一般在0.5级~1级的水平上,从准确度的水平上看,是无法作为0.5级标准传感器使用的,但是这类仪表的范围度很宽,一般都在10:1~15:1左右,而且重复性很好,均在0.2%以内,甚至于更高,如采用压缩范围度在定点标定是提高准确度的有效方法。我们曾做了大量的试验研究工作,结果表明若范围度压缩到2:1或3:1以内,在定点标定均能满足要求,因此,使用该传感器标准,建立气体流量装置是可行的。

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6防雷研究


经常有公司受到安装的涡街流量传感器遭遇雷击,导致损坏的问题。雷电是自然界普遍存在的一种现象,所以我们得想办法消除它对流量传感器的影响。首先我们来了解一下雷电对传感器会造成什么样的影响。
  第一、雷电经过电源部分侵入烧坏传感器。
  第二、雷电产生的同时伴随强大磁场仪表电子元件产生磁感应,瞬间生成强电压和电流,击穿绝缘烧坏传感器。
  第三、雷电脉冲波经过无线网络侵入流量传感器烧坏通讯芯片或传感器。
  防雷电要根据现场环境,不能笼统采用一种防雷方案,常用的防雷方案有:
  1、外部防雷。包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等。
  2、内部防雷。在需要保护设备的前端安装合适的防雷器,使设备,线路与大地形成一个有条件的等电位体。
  这两种防雷方案相互补充,外部防雷系统保护建筑物本体免受雷击,而内部防雷是防止感应雷和其他形式的过电压侵入设备造成损坏。
  如果流量传感器已经损坏,最好先检查一下是否装有避雷针,有的话在检测点测一下接地电阻是否合格;如果流量传感器是和管道法兰连接的,还需检查内部放大板的接地螺丝是否接好,外壳可以单独用铜网做一个底线连到管道法兰螺栓上,再就是电缆进线了,外面的保护管和连接金属软管端部一定要用卡套拧进进线孔内;此外还可以在前端加个浪涌保护器。
  还得说明一下,不是传感器安装的时候考虑了防雷措施,工作就已经结束了。在每年的雷雨季节前同样也需要对安装的涡街流量传感器做定期检查。若发现接地电阻值有很大变化时,应对接地系统进行全面检查,必要时可补打接地桩。如果防雷装置各部分导体因腐蚀或其他原因引起折断、锈蚀达30%以上时,必须进行更换。另外还需检查接地装置周围的土壤有无沉陷现象等。
  传感器的防雷是个系统工作,不能因为一时马虎而省略其中哪一部分。雷电对流量传感器造成的损坏很多都是永久不可恢复的,直接影响着生产的安全运行,这对连续生产的厂家影响尤为显著。
  投运情况

流量计投用以前应该按国家标准或规程进行检定或实流校准。检查各种信号线,电源线连接完好。先打开进口旁通阀,给管道缓慢充气,然后缓慢打开进口截止阀(至少持续1min),避免流量计过高压差或过高流速,给管道缓慢加压,达到流量计的运行压力。检查所有的法兰连接处和引压接头及温度传感器的插入接头处是否有气体泄漏。对照厂家提供的系统接线图,检查所有接线无误。流量计最高流速不超过30m/s。流量计在启用前要求进行零流量测试,现场不具备条件应进行工况条件下的零流量测试(零流量测试就是关闭超声流量计的上、下游阀门,使流过流量计的气体流速为零, 等管道内气体温度稳定后,读取零流速读数,每个声道的气体流速至少记录30s,要求零流速读数应小于12mm/s) [2]  。

参考资料
  • 1.  涡街流量传感器  .涡街流量传感器[引用日期2012-12-07]
  • 2.  涡街流量传感器使用注意事项  .涡街流量传感器.2013-06-18[引用日期2013-06-18]

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