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涡街www.yzc888.com在高速蒸汽流量测量中的问题详解

时间:2018/11/29来源:未知

 【摘 要】 涡街www.yzc888.com在计量蒸汽时,管内蒸汽流速必须限定在一个范围内,涡街www.yzc888.com才能正常工作。有人使用一些看似无意其实违法的手段,致使下游的压力骤降,导致蒸汽流速超过涡街www.yzc888.com测量流速上限,涡街www.yzc888.com不能正常工作,计量严重偏小。最后提出采用加装限流装置的方法来控制蒸汽流速以保证涡街www.yzc888.com正常计量。
    目前,涡街www.yzc888.com广泛运用在蒸汽计量上。涡街www.yzc888.com是一种发展比较成熟的www.yzc888.com,其主要优点有:无可动部件,结构简单牢固,安装方便,维护费用较低,量程比一般在10∶1以上,精度也相对较高,测量气体一般在1.0级到1.5级之间,测量液体一般在1.0级。
    在多年的检定工作中,我们发现有人使用了一个蒸汽涡街www.yzc888.com的漏洞,在保持涡街www.yzc888.com计量管段原封不动的情况下,只在蒸汽出口处做文章,即可致使涡街www.yzc888.com计量严重偏小。
    图1中我们看到在涡街www.yzc888.com计量段,没有任何修改,而在其后的大型储气罐却大有文章。整个系统根据储气罐内压力变化来对前后阀门分别进行自动控制,从而进行一套充气、放气、再充气、放气的循环操作。整个循环过程是:开始时,储气罐是空的,阀门1、阀门2都关闭。然后阀门1快速打开,上游0.8MPa的过和热蒸汽剧烈充入空罐。然后储气罐充气渐满,压力升高至一定压力后,关闭阀门1,打开阀门2,让储气罐中蒸汽排出以供使用。这样操作的目的主要是使大部分流过涡街www.yzc888.com的蒸汽以极高流速通过。
浅谈高流速蒸汽对涡街www.yzc888.com的影响
 
 
    为什么这样会使蒸汽流速达到非常高的程度呢?而涡街www.yzc888.com在高流速下计量会有什么问题呢?
 
1 分析蒸汽的流速
    临界压力比是分析管内流动的一个重要数值,蒸汽在出口外的背压pb与临界界面前的进口压力P1之比小于或等于临界压力比时,在临界截面上,蒸汽流速达到临界值音速c。
 
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    当过流气体为过热蒸汽时:k=1.3,γcr=0.546
    pcr称为:临界压力。
    所以我们得到:通过降低背压比,能让通过蒸汽的流速提升到相对于涡街www.yzc888.com来说非常高的程度,甚至达到音速,过热蒸汽音速可以达到500m/s以上。
    从热网过来的蒸汽压力一般高于0.8MPa,而在储气罐开始充气时,罐内压力几乎为常压。根据蒸汽的临界流原理。蒸汽管道和容器的前后压力比只要低于临界压力比γcr=0.546,那么管内蒸汽的流速将达到音速。在这个案例里,储气罐内压力按充气阶段中后期才逐渐升高到的0.4MPa来计算,背压比为0.5。也就是说,在大部分蒸汽通过阶段,背压比都小于0.546,蒸汽的流速都保持在音速,音速是大大超过涡街www.yzc888.com测量流速上限的。通过这样一个办法,即能大幅度提高通过涡街www.yzc888.com的蒸汽流速,致使涡街www.yzc888.com计量严重偏少。不法用户还狡辩,我的所有计量器具都通过了国家法定计量检定机构的检定。确实,这种情况,单是检定www.yzc888.com是无法发现问题的。我们可以判断,介质的高流速对涡街www.yzc888.com的计量性能产生了很大的影响致使其计量不准。为什么这么说呢?我们再来分析气体的高流速对涡街www.yzc888.com的影响。
 
2 涡街www.yzc888.com工作原理
    在流体中安放漩涡发生体,流体在漩涡发生体两侧交替地分列出两列有规律的交错排列的漩涡,在一定雷诺数范围内,改漩涡的频率与漩涡发生体的几何尺寸有关,所产生的漩涡频率f 正比于流量,此频率可由各种传感器检出。
 
浅谈高流速蒸汽对涡街www.yzc888.com的影响1
 
    涡街www.yzc888.com就是利用卡门涡街原理,得到如下关系:
 
QQ截图20181115105938.jpg
 
    式中:b ——阻流件的宽度,m; ——流经www.yzc888.com的流体平均流速,m/s;f ——漩涡的频率,Hz;Sr ——斯特罗哈尔数(无量纲)。
    斯特罗哈尔数为无量纲参数,它与漩涡发生体的形状及雷诺数有关。图3所示为三角柱漩涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系。
斯物劳哈尔数与雷诺数关系曲线
图3 斯物劳哈尔数与雷诺数关系曲线
 
    由图3可见,在Re D=2×104~7×106范围内 ,斯特劳哈尔数可视为常数。我们使用的涡街www.yzc888.com都是在斯特劳哈尔数视为常数的这个范围内设计的。因此我们使用涡街www.yzc888.com时一定要避免测量介质的雷诺数在2×104~7×106这个范围外,超过这个范围,斯特劳哈尔数不再是常数,涡街www.yzc888.com测得的频率与流速也不再是简单的正比关系。也就是说,超过雷诺数2×104~7×106这个范围,便违反了涡街www.yzc888.com的设计原理,这时候涡街www.yzc888.com是不能正常计量的。因为雷诺数与介质流速有关,所以我们具体到介质流速的话,对于蒸汽来说,涡街www.yzc888.com的流速测量范围控制在5m/s~60m/s之间,好的涡街www.yzc888.com量程上限最多再往上延伸20%。因此在选型涡街www.yzc888.com的口径和流量测量范围时,要保证满足这个流速限定。绝大部分涡街www.yzc888.com对于高流速介质是没有办法计量的。所以上诉案例中,用普通涡街www.yzc888.com去计量音速下的蒸汽,得到的结果是完全不可信,不能用的。
    涡街www.yzc888.com是一种数字仪表,是通过传感器来检测漩涡频率的。www.yzc888.com的电气性能必须要工作在适宜它的条件下。我们来看看在高流速下,涡街www.yzc888.com检测漩涡频率的情况。引用一个高流速下涡街www.yzc888.com的实验。该实验在采用在线实时频谱分析时发现:在口径为DN80及其以下的管线上,经常会出现高于80m/s的高流速,其中有近一半的出现超过100m/s的高流速,更有甚者,流速高达180m/s。一般的涡街www.yzc888.com在通过介质流速过高时,会发生剧烈的漏波现象,因而产生难以估算的误差。
 
漏波结果
 
    从图4上看漏波的结果就是检测到的脉冲不再连续,发生了漏缺。所以这种情况下,测量结果的趋势是一般都是偏小。在高流速下,漩涡发生体后的流体运动更加复杂。涡街传感器检测信号需要一定的清晰度,如果流速过高,流场变得更加复杂。此时传感器将受到严重干扰,目标信号清晰度急剧下降,使涡街流量传感器测不准或者测不到。
    我们可以看到,高流速下的涡街www.yzc888.com的漏波十分明显,正是利用了涡街的这个漏洞,让涡街www.yzc888.com在超高流速下大量漏波,致使最后得到的流量远小于实际流量。
    除了是上述案例中的装置,还有一种把蒸汽直接放入水池中加热水的热水站,采用了手段这些都是为了设法让蒸汽出口的压力骤降,得到突然变小的背压比,以大大提高蒸汽的流速。即使达不到音速,也远高于涡街www.yzc888.com的测量上限,导致涡街www.yzc888.com的不正常工作。因此为了保证涡街www.yzc888.com正常计量,我们必须重视涡街www.yzc888.com的测量范围,管内流速必须限定在涡街www.yzc888.com的测量范围以内。
    对于那些在后端搞压力骤降提高蒸汽流速的,可以想办法把蒸汽流速限定在合理范围内。比如采用限流装置,在涡街www.yzc888.com后方管线上安装临界流文丘里喷嘴。

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4 、LUGB高温型涡街www.yzc888.com压力损失:
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5V ;  ② 标准电流: 0 ~ 10 mA 、 4 ~20 mA DC ;    ③ 标准电压: 0 ~ 5 V 、 1 ~5v

本文相关词条解释

  • 涡街

    流体力学名词。在二维流场中,放置一非流线型形体,称为阻流体,又称钝体。在钝体流动方向后部,产生流体振动,形成两排交替生成的旋涡,叫做卡门涡街,简称涡街。

  • www.yzc888.com

    玻璃管浮子www.yzc888.com简单来说www.yzc888.com就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表,工程上常用单位m3/h,它可分为瞬时流量(Flow Rate)和累计流量(Total Flow),瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量,流过的物质可以是气体、液体、固体;累计流量即为在某一段时间间隔内(一天、一周、一月、一年)流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量,所以瞬时www.yzc888.com和累计www.yzc888.com之间也是可以相互转化的。测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法测量尼罗河的流量。我国著名的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。

    当蒸汽通过临界流文丘里喷嘴时,在喷嘴上、下游压力比如果小于或等于该喷嘴的临界压力比时,喷嘴喉部形成临界状态,流过喷嘴的蒸汽质量流量达到最大。这时蒸汽的质量流量不受下游状态变化的影响。根据这个原理,我们把临界流文丘里喷嘴安装在可能会发生压力骤降的管段前,就能稳稳的限死上游通过涡街www.yzc888.com的最大流量了。而选用文丘里喷嘴的原因是能够减少压力损失。

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