旋進(jìn)旋渦流量計(jì)測(cè)量鍋爐風(fēng)的應(yīng)用和狀況
旋進(jìn)旋渦流量計(jì)作為一種速度式流量計(jì),可用于測(cè)量液體、氣體和蒸汽等多種介質(zhì)的流量, 在工業(yè)生產(chǎn)的流量測(cè)量應(yīng)用非常廣泛。具有壓力損失小、工作可靠、測(cè)量范圍寬、無運(yùn)動(dòng)部件、準(zhǔn)確度高及安裝和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),在許多大型重要的生產(chǎn)場(chǎng)所都有應(yīng)用，本文就旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在某熱電廠鍋爐送風(fēng)流量測(cè)量中的具體應(yīng)用案例，并結(jié)合實(shí)際要求，針對(duì)使用過程中存在的各種的問題提出相應(yīng)配套的的解決辦案。
一、首先要介紹旋進(jìn)旋渦流量計(jì)工作原理
旋進(jìn)旋渦流量計(jì)又名為旋渦流量計(jì),其工作原理是利用有規(guī)律的旋渦剝離現(xiàn)象來測(cè)量流體流量的。具體的就是通過在管道中垂直于流體流動(dòng)方向插入一根非流線形的阻流體(也叫旋渦發(fā)生體)，在流體的雷諾數(shù)到達(dá)規(guī)定的數(shù)值時(shí)，流體便會(huì)在阻流體兩側(cè)交替地分離并釋放出兩列規(guī)則的交錯(cuò)排列的旋渦渦街，在一定的流速范圍內(nèi)，旋渦的分離頻率正比于流量。
如果設(shè)兩列旋渦間的距離為h,同列相鄰兩個(gè)旋渦間的距離為L,則當(dāng)h/L=0.281時(shí),所產(chǎn)生的旋渦是周期性和穩(wěn)定的。此時(shí),對(duì)于圖1所示圓柱形旋渦發(fā)生體產(chǎn)生的旋渦,其單側(cè)頻率f可表示為：f=St·(1)
式中:f為單側(cè)旋渦頻率,Hz;St為斯特勞哈爾數(shù),無量綱,數(shù)值大小與旋渦發(fā)生體形狀和流體雷諾數(shù)有關(guān);v為流體平均流速,m/s;d為圓柱體直徑,m。
當(dāng)流體雷諾數(shù)在2104～7106范圍(這是儀表的正常工作范圍)之內(nèi)時(shí),斯特勞哈爾數(shù)可視為常數(shù),這時(shí),旋渦產(chǎn)生的頻率與流體平均流速成正比,測(cè)得頻率f即可求得流體的體積流量。
旋渦頻率的測(cè)量可采用熱、電、聲等多種方法,如熱敏檢測(cè)法、應(yīng)力檢測(cè)法、電容檢測(cè)法、較聲檢測(cè)法等,這些方法是利用高敏元件把旋渦處的壓力、流速或密度等參數(shù)的周期性變化轉(zhuǎn)換為周期性的電信號(hào),然后經(jīng)放大等處理后得到方波脈沖,后由二次儀表顯示、記錄或累積。
二、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在鍋爐送風(fēng)流量測(cè)量中的應(yīng)用
送風(fēng)流量是電站鍋爐非常重要的熱工參數(shù)之一,其大小不僅可反映送風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài),同時(shí)也是組建燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)必不可少的變量。送風(fēng)管道的橫截面多為矩形,且情況比較復(fù)雜,流量的測(cè)量存在一定的難度。本文采用旋進(jìn)旋渦流量計(jì)對(duì)送風(fēng)流量進(jìn)行測(cè)量,收到了比較好的效果。
2.1測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成及原理
旋渦流量測(cè)量系統(tǒng)由傳感器、轉(zhuǎn)換器及顯示/記錄儀等組成。其中,傳感器主要包括旋渦發(fā)生體和旋渦檢測(cè)器,用于把待測(cè)送風(fēng)流量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率信號(hào);轉(zhuǎn)換器將變送器輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行放大和等處理,后輸出4～20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào);顯示/記錄儀接收轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào),顯示/記錄待測(cè)送風(fēng)流量的大小。
2.2應(yīng)用問題分析
對(duì)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)工作原理分析可知,在實(shí)際使用與維修中,旋進(jìn)旋渦流量計(jì)有非常嚴(yán)格的技術(shù)要求,如果儀表及配套設(shè)備選型、安裝條件、安裝方法、工作環(huán)境以及使用與維護(hù)等方面不能滿足相關(guān)要求,就會(huì)引起測(cè)量誤差變大或示值不穩(wěn),甚至不能正常測(cè)量。現(xiàn)將實(shí)際應(yīng)用中的有關(guān)問題總結(jié)如下。
2.2.1儀表選型問題
1)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的可測(cè)下限流量除受檢測(cè)元件靈敏度影響外,主要與下限雷諾數(shù)有關(guān),而雷諾數(shù)又與流場(chǎng)的幾何特征尺寸、流體的密度、黏度及流動(dòng)速度等因素有關(guān)。如果在下限雷諾數(shù)以下工作,則斯特勞哈爾數(shù)就不再是常數(shù),旋進(jìn)旋渦流量計(jì)也就進(jìn)入非線性工作區(qū),這將變大測(cè)量誤差。
2)被測(cè)流體的常用流量應(yīng)處在儀表測(cè)量范圍的1/2～2/3之間,以減小測(cè)量誤差。如果儀表量程選擇過大,則可能會(huì)造成流量計(jì)無瞬時(shí)流量顯示。此時(shí),一是可以調(diào)低流量計(jì)下限截止頻率,這樣做雖然可以使流量計(jì)正常工作,但會(huì)造成測(cè)量精度降低;二是更換小規(guī)格的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)。
2.2.2安裝問題
在選擇安裝場(chǎng)所時(shí),應(yīng)盡量避開強(qiáng)電設(shè)備、高頻設(shè)備、強(qiáng)開關(guān)電源、高溫?zé)嵩础⑤椛錈嵩础⒏邼癍h(huán)境及強(qiáng)腐蝕氣氛等,并應(yīng)盡量避免碰撞沖擊和機(jī)械振動(dòng),尤其是在水平面上與管道軸線垂直方向上的振動(dòng)。鍋爐送風(fēng)管道的機(jī)械振動(dòng)比較大,這是使用旋進(jìn)旋渦流量計(jì)遇到的大問題。旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在管道振動(dòng)慣性力的作用下,會(huì)產(chǎn)生振蕩干擾,當(dāng)被測(cè)介質(zhì)流速較大時(shí),就會(huì)使波形失真,干擾脈沖輸出數(shù)量,進(jìn)而影響測(cè)量精度。實(shí)際中,可考慮采用安裝管道架、加裝減振裝置或加強(qiáng)濾波等措施,當(dāng)然也可選擇抗振型旋進(jìn)旋渦流量計(jì),它可在一定程度上減小振動(dòng)對(duì)流量測(cè)量精度的影響。
2.2.3使用與維護(hù)問題
1)目前所使用的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)多為智能型儀表,儀表安裝好后,為保持流量測(cè)量精度,用戶一定要根據(jù)自己的實(shí)際需要準(zhǔn)確設(shè)置有關(guān)參數(shù),主要包括:流體類型選擇、流體小密度設(shè)定、儀表系數(shù)(根據(jù)實(shí)際管徑、常用流速及管道粗糙度等確定)的設(shè)定、標(biāo)準(zhǔn)工作溫度和壓力設(shè)定、截止頻率設(shè)定、量程設(shè)定及輸出參數(shù)(4～20mA或脈沖)選擇等。智能型旋進(jìn)旋渦流量計(jì)都具有流量校正和自診斷功能,它可根據(jù)不同工況自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的校正和誤差分段修正,這可在一定程度上提高流量測(cè)量的準(zhǔn)確度。
2)應(yīng)對(duì)儀表進(jìn)行定期校準(zhǔn),以保持儀表長期工作的準(zhǔn)確性。
3)如果流量計(jì)測(cè)量管堵塞或檢測(cè)元件被臟污介質(zhì)粘附,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清洗,以免影響測(cè)量精度。
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