涡街流量计的使用在特定的流动条件下,一部分测量介质动能会转化为测量介质振动,其振动频率与流速(流量)有确定的比例关系,依据这种原理工作的流量计称为测量介质振动流量计。四、密封垫不能凸入管道内,其内径可比传感器内径大1mm~2mm。目前测量介质振动流量计有三类:涡街流量计、旋进(旋涡进动)流量计和射流流量计。
涡街流量计具有以下一些特点:
①输出为脉冲频率,其频率与被测测量介质的实际体积流量成正比,不受测量介质组分、密度、压力、温度的影响;
②测量范围宽,一般范围度可达10:1以上;
③准确度为中上水平;
④无可动部件,可靠性高;
⑤结构简单牢固,安装方便,维护费较低;
⑥使用范围广泛,可适用液体、气体和蒸汽。
涡街流量计的工作原理:在测量介质中设置旋涡发生体(阻测量介质),从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。一旦工作条件偏离了设计值也会带来误差,所以必须考虑温度、压力补偿,但不考虑密度补偿。涡街流量计输出的脉冲频率信号不受测量介质物性和组分变化的影响,即流量计系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是在物料平衡及能源计量中需流量检测质量流量,这时流量计应同时监测体积流量和测量介质密度,测量介质物性和组分就会对流量计量产生直接影响。
涡街流量计在管道流量计量技术存在的问题及解决方案 1 涡街流量计管道流量计量技术存在的问题 管道气体存在湿度大、杂质多、气液固混合、压力低、流量变化范围宽、流速下限低、现场安装环境局限性大等特点,这就要求测量其流量的流量计具有如下特征:无可转动部件,测量量程比宽,可测量多项流,不易堵塞磨损,长久性压损小,测量下限低,直管段要求短。虽然涡街流量计气体流量计种类很多,但适用于管道流量测量的流量计并不是很多。雷诺数Re是表征粘性流体流动特性的一个无量纲数,其物理意义是流体流动的惯性力与粘滞力的比值。当前应用为广泛的孔板流量计、涡街流量计、皮托管流量计、V锥流量计等在测量管道时也存在相应的问题。 孔板流量计存在的问题:(1)测量量程比窄,约为1∶3,相对煤矿流量变化范围来说,测量范围较窄;(2)采用边缘截止、中间流通的锐角节流方式,使管道气体中的液体或固体杂质无法顺利流过,造成孔板前方液体和固体杂质堆积的现象,需要经常清洗管道;(3)对流场的分布要求较高,直管段要求长,现场安装局限性大;(4)对管道介质造成的长久性压损较大,特别是负压端会影响井下抽放压力,同一条管道上不适宜串联使用多台孔板。 涡街流量计存在的问题:(1)对环境振动较为敏感,现场长期运行稳定性较差;(2)测量下限较高,特别是对于低密度介质,如气体介质,特别是负压状态下的气体介质,测量下限一般不低于5ms/;(3)采用插入式点测量方式,插入的深度不同,测量的流量结果也不相同,无法保证现场与实验室的测量精度一致;(4)直管段要求更长,现场安装局限性更大。 皮托管流量计由于插入杆较细,取压孔较小,容易堵塞,不适宜长期在线测量流量。 旋进漩涡流量计存在的问题:(1)适用管径范围小,一般大只能测量300mm管径,适用面较窄;(2)给管道带来的长久性压力损失较大,影响抽放效果,主要应用于油田井口平台高中压油、气的流量测量;(3)现场适应性差,同一管径的每一台仪表都具有相同的流速测量范围,且不可更改,只能通过现场管道的扩管或缩管来滿足流量计的流速测量要求,即以现场工况条件来适应并满足流量计的需要;(4)易受被测介质影响,特别在介质脏污的情况下,其导流器(旋转导流槽、在入口处的螺旋浆形叶片)容易结垢,严重时可能封闭叶片面积,需要经常清理。温度对流量计的影响 以腰轮流量计为列计算,流体在流经腰轮流量计计量室时,为使流体推动转子灵活自如地转动,流量计转子与壳体、转子与转子之间留有一定的间隙;而且因流量计材质不同,受不同温度条件的影响,发生不同的变化,因此产生一定的漏失量。计算公式如下: E=E1-β(t-t1)式中E为流量计实际运行情况下产生的误差;E1为流量计标定条件下产生的误差;p为流量计计量腔体材质体体积膨胀系数,℃~;t为流量计实际运行时油品温度,℃;t1为流量计检定时油品温度,℃。检查阀门鼓膜、鼓膜弹簧或放气阀门的密封情况,如损坏则更换新件疏通放气孔C。计量腔体材质为铸钢型,可取℃,当温度由标定时的41℃上升到生产时的54℃时,对流量计基本误差的影响。压力对流量计的影响 由于压力的作用,流量计壳体的弹性变形,随着压力,计量腔体积增大,由此引起转子与壳体之间的间隙增大,漏失量也随着增大。 △为腰轮流量计计量腔体积变化量;V为检定时计量腔体积;D为计量腔内径,m;△p为流量计检定与工作时的压差,Pa;a为壳体材质的纵向弹性模数,Pa;L为壳体的厚度,m。当介质压力增大较大时4-5Mpa时,必然引起流量计壳体的弹性变形较大,转子与壳体间间隙增大,影响了流量计计量室容积。