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渦街流量計一次性補償和在線補償的實現方法
渦街流量計
蒸汽作爲一種十分特殊的介質,在流量計量過程中會表現出特殊的現象和問題。其中*關鍵的問題是蒸汽密度值偏離設計值過多,給測量結果帶來的顯著的測量誤差,而目前階段技術成熟的密度檢測儀表尚未成功應用,給蒸汽流量測量帶來一定的困難。
二、一次性補償實現方法
首先確定蒸汽的工作參數—溫度和壓力,根據工作參數確定蒸汽工作狀態下的密度,將該密度作爲將來流量測量過程中蒸汽的*密度進行孔板計算。在工作中不再對蒸汽的實際變化進行補償或修正,這就是所謂的一次性計算補償法。
如果在運行中,蒸汽的工作參數與設計時的設定值保持一致,蒸汽流量測量的准確性是可以得到保證的。如果實際工作條件下參數有所偏離,甚至偏離很大,則測量結果的偏差就可能很大。
一次性補償方法,在自動檢測技術發展初期所采用的計量方式,測量結果誤差大,可作爲粗略計量使用。這樣的設計手段在目前廣泛流行的流量節流裝置設計手冊中仍然在使用。
三、在線密度補償實現方法
隨著微電子技術在儀表中的廣泛應用。儀表的計算功能、補償修正功能、累計功能、曆史數據存儲功能、數字濾波功能、輸出功能、數字通訊功能等等都能夠容易地實現。因此,在線密度補償己經成爲蒸汽計量儀表一種必不可少的基本功能而被廣泛的使用。
1.飽和蒸汽在線密度補償。
飽和蒸汽的溫度與壓力之間有著嚴格的一一對應關系。飽和蒸汽的密度可以是其溫度或者是其壓力的單一函數。根據飽和蒸汽的溫度值或者是壓力值的大小,通過查表法或公式計算法(IFC1967或IAPW-1997)可得到實時密度值。
在流量測量中,可選擇溫度補償或壓力補償型渦街流量計,即選擇帶有溫度補償功能的渦街流量計即可。開啓流量計溫度傳感器,實時檢測所測蒸汽溫度,從而得到對應密度值。
2.過熱蒸汽在線密度補償
過熱蒸汽是將飽和蒸汽進行再加熱後獲得的一種具有特殊品質的蒸汽。它打破了飽和蒸汽所固有的溫度與壓力嚴格一一對應的關系。在流量測量過程中可以將過熱蒸汽作爲單一介質看待。過熱蒸汽的密度是其溫度和壓力的綜合函數。在渦街流量計訂購時要選擇溫度、壓力補償型。在實際使用時,同時開啓溫度、壓力傳感器實時測量蒸汽溫度、壓力值,密度值可以根據過熱蒸汽密度表或密度計算公式准確計算獲得。
四、渦街流量計實際應用中的密度補償
1.渦街流量計測量原理
渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的,流體在管道中經過渦街流量傳感器時,在三角柱的漩渦發生體後上下交替産生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過漩渦發生體的流體平均速度及漩渦發生體特征寬度有關,可用下式表示:
f=St•v/
式中:f—旋渦釋放頻率,
ν—流過漩渦發生體的流體平均速度,m/s;
d—旋渦發生體特征寬度,m
St—爲斯特羅哈數,無量綱。
St的數值範圍爲0.14-0.27。St是雷諾數的函數,St=f(1/Re)。當雷諾數Re在20000一7000000範圍內,St值約爲0.2,因此,在測量中,要盡量滿足流體的雷諾數在20000-7000000,旋渦頻率f=0.2v/d。
由此可知,通過測量旋渦頻率就可以計算出流過漩渦發生體的流體平均速度v,再由公式QV=vA可以求得流量QV,其中,A爲流體流過漩渦發生體的截面積,*終得到體積流量公式:
QV=πD2df/4Sr
當旋渦在發生體兩側産生時,利用壓電傳感器測處于流體流向垂直的交變升力變化,將升力的變化轉換爲電的頻率信號,再將頻率信號進行放大和整形,輸出體積流量值到二次儀表,進行累積並顯示。
2.渦街流量計密度補償方法。
渦街流量計要實現在線密度補償,有兩種方式可實現。
一種是通過分別安裝溫度、壓力儀表和智能積算儀與渦街流量計組合實現流量在線溫壓補償,第二種是通過溫壓補償型渦街流量計來實現。
(1)渦街流量計集成温度、压力、频率传感器,以实现温度、压力、频率实时检测。温度、压力、频率信号通过自身转换器进行信号处理、补偿运算,来减小测量误差。在孔板流量计测量蒸汽流量时,通常采用分别安装温度、和压力仪表来进行温度压力补偿可解决上述问题。但在渦街流量計应用于蒸汽计量中,不必那么麻烦,可通过选购集温度、压力补偿功能于一体的渦街流量計完成温压补偿要求,输出的流量便是*度更高的补偿后的质量流量值。
(2)软件功能修正。渦街流量計一旦出厂后,体积流量只与测量频率有关,但实际蒸汽计量中要求记录质量流量,根据公式QM=QV•ρOP可知,实际测量应用中,必须知道实时密度方可实现质量测量。可见,实时密度检测是关键。渦街流量計软件中做有两种模型密度修正办法:
飽和蒸汽:溫度查密度表;
過熱蒸汽:溫度、壓力查密度表;
兩種模型是針對測量蒸汽用的,它是將蒸汽密度表格直接做到軟件中,只要知道介質溫度、壓力,就進行密度查詢,並結合測體積流量進行自動計算,實現質量流量檢測。
在实际蒸汽计量应用中,蒸汽的计量大多采用渦街流量計和孔板流量计两种计量仪表,但要做到精准计量,必须进行在线密度补偿。饱和蒸汽采用温度或压力补偿,温度补偿较压力补偿更节省投资,过热蒸汽则采用温度、压力同时参与补偿。选用合适的补偿方式,可使计量误差消除或降到很小。
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