淺析渦街流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)可否縮管安裝

  渦街流量計(jì)在日常使用中，客戶會(huì)遇到各種各樣的問題，下面，我就針對(duì)這些問題做下解答。

  許多情況下，儀表廠家總建議對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管道進(jìn)行縮管，在縮小了的管子上安裝較小口徑的渦街流量計(jì)。我們十分擔(dān)心縮管后會(huì)使流動(dòng)阻力損失加大，甚至使介質(zhì)流動(dòng)不暢，造成卡脖子現(xiàn)象，后果不堪設(shè)想。所以我們一般不容易接受縮管方案。我們這種擔(dān)心有道理嗎？

  答：從工藝安全角度考慮，擔(dān)心縮管造成流動(dòng)不暢，這種擔(dān)心是可以理解的。但是，縮管的建議一般都出現(xiàn)在已有管道管徑大而實(shí)際流量很小的情況下。 這種情況下，如果我們?cè)O(shè)想不縮管，大口徑流量計(jì)將工作在流量下限附近甚至下限以下。其后果是：

（1）在流量下限附近儀表精度差

（2）在流量下限附近流量信號(hào)質(zhì)量 差，有時(shí)不能正常工作

（3）在流量下限附近流量計(jì)的抗振動(dòng)能力低，易受環(huán)境振 動(dòng)干擾，導(dǎo)致儀表不能正常工作。

如果采取了縮管措施，可以帶來以下好處：

（1）采用了較小口徑流量計(jì)，可以經(jīng)常工作于儀表流量范圍的中，上區(qū)域，儀表信號(hào)質(zhì)量好，精度高

（2）儀表在此流量范圍工作，具有較好的抗振動(dòng)性能

（3）縮徑后，可獲得較長(zhǎng)的儀表直管段，改善儀表的工作性能

（4）小口徑儀表價(jià)格較低注意到縮管后的管道口徑是根據(jù)實(shí)際流量范圍確定的，既然縮管后的流量計(jì)允許流量范圍與管道實(shí)際流量范圍匹配，其流量阻力也應(yīng)在合理的范圍內(nèi)，不會(huì)造成過大的阻力損失，也不會(huì)出現(xiàn)卡脖子現(xiàn)象。反過來想一下，如果阻力過大，縮自然會(huì)適當(dāng)放大管徑了，zui后選定的縮管口徑必然是合理的管徑。因此，卡脖子現(xiàn)象的擔(dān)心是沒有必要的。 縮管問題實(shí)質(zhì)上不是流量計(jì)的問題，而是管道設(shè)計(jì)不合理造成的問題。道理上應(yīng)該修改管道工藝設(shè)計(jì)，采用合理的較小口徑的管道。

  前面提到，渦街流量計(jì)的儀表系數(shù)K取決于儀表幾何尺寸如柱體寬度d,流道內(nèi)徑 D等，那么，使用一段時(shí)間后，柱寬d被介質(zhì)磨窄了或由于雜質(zhì)沉積變寬了，儀表系數(shù)發(fā)生改變，流量計(jì)精度不就變差了嗎？

  答：您這樣分析問題是非常正確的。柱寬d與儀表系數(shù)密切相關(guān)。當(dāng)初設(shè)計(jì)傻瓜渦街流量計(jì)的柱型和柱寬時(shí)，就注意到了這個(gè)重要問題。設(shè)計(jì)時(shí)采取了兩個(gè)措施來避免這 個(gè)情況發(fā)生。首先，三角柱渦街流量計(jì)柱型斷面等腰三角形底邊相鄰的兩個(gè)頂角被切去，形成具有一定寬度的兩個(gè)平行平面，此兩個(gè)平行平面的距離形成柱寬d。由于柱寬d不是由易于被磨損的棱邊而是由不易被磨損的平行平面形成，所以具有很高的耐磨性，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間使用，柱寬d也不易改變。此次，通過采用適當(dāng)?shù)闹鶎挶龋╠/D），減少柱寬變化對(duì)儀表系數(shù)K的影響。原來，流體流經(jīng)表體時(shí)，流體被柱體阻擋而經(jīng)由兩個(gè)弓形斷面流道流過。弓形斷面中流體流速，即柱側(cè)流速v受到柱寬d的影響：柱寬d變大，弓形斷面流道面積變小，柱側(cè)流速v增大；反之，柱寬d變小，柱側(cè)流速v變小。到f與d和v的系：f=St ×v/d , 柱寬變化時(shí)，d和v是同時(shí)變大或變小的。設(shè)計(jì)儀表時(shí)，如果選擇某個(gè)優(yōu)選的柱寬，使得d和v具有相近的變化率，則柱寬d發(fā)生變化幾乎不會(huì)引起f發(fā)生變化。這樣設(shè)計(jì)的儀表，即使經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，柱寬發(fā)生了變化，儀表精度也可以保持不變。

  壓電晶體檢測(cè)式渦街流量計(jì)對(duì)機(jī)械振動(dòng)敏感，所以在有機(jī)械振動(dòng)的環(huán)境中，不宜采用壓電晶體檢測(cè)式渦街流量計(jì)，這種說法對(duì)嗎？

  答：這種說法有正確的一面，但不*正確。壓電晶體檢測(cè)式渦街流量計(jì)采用的是應(yīng)力 檢測(cè)原理，當(dāng)裝有壓電晶體的探頭受到渦街的交變橫向力作用時(shí)，壓電晶體受應(yīng)力作用而產(chǎn)生交變電荷渦街信號(hào)輸出。當(dāng)管道發(fā)生機(jī)械振動(dòng)時(shí)，由于探頭體慣性力的作用，壓電晶體也會(huì)受應(yīng)力作用而輸出振動(dòng)噪聲信號(hào)，這就是應(yīng)力檢測(cè)式渦街流量計(jì)對(duì)機(jī)械振動(dòng)敏感的原因。應(yīng)力檢測(cè)式渦街流量計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)，采取了一系列的抗振動(dòng)措施，使流量計(jì)具有抗振動(dòng)能力。設(shè)計(jì)水平較高的應(yīng)力檢測(cè)式渦街流量計(jì)用于有機(jī)械振動(dòng)的場(chǎng)合一般是沒有問題的。有多種抗振動(dòng)設(shè)計(jì)方案，其中之一是在探頭中采用多個(gè)壓電晶體，在渦街力作用下， 這些晶體產(chǎn)生的電荷信號(hào)相互疊加，得到加強(qiáng)了的渦街信號(hào)；而在機(jī)械振動(dòng)慣性力作用下，這些晶體產(chǎn)生的電荷信號(hào)相互抵消，探頭輸出的是抵消后殘留的機(jī)械振動(dòng)噪聲信號(hào)，如果這種噪聲信號(hào)相對(duì)于渦街信號(hào)足夠小，是不會(huì)影響儀表的正常工作的。所以，除非管道振動(dòng)異常強(qiáng)烈，一般有機(jī)械振動(dòng)的場(chǎng)合，是可以安裝使用應(yīng)力檢測(cè)式渦街流量計(jì)的。　

  是不是只有應(yīng)力檢測(cè)式渦街流量計(jì)怕管道振動(dòng)?

  答：不是。所有采用力敏檢測(cè)原理的流量計(jì)，從原理上分析，都存在機(jī)械振動(dòng)噪聲干擾問題，或者簡(jiǎn)單地說，都在一定程度上怕振動(dòng)。除了壓電晶體檢測(cè)式渦街流量計(jì)，應(yīng)變檢測(cè)式，差動(dòng)電容檢測(cè)式和其它應(yīng)用力敏檢測(cè)原理的渦街流量計(jì)還有靶式流量計(jì)等，都屬于此類對(duì)機(jī)械振動(dòng)敏感的流量計(jì)。這些流量計(jì)是否能在震動(dòng)場(chǎng)合使用，取決于其抗振動(dòng)設(shè)計(jì)是否完善。　

安裝應(yīng)力檢測(cè)式渦街流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)管道機(jī)械振動(dòng)相當(dāng)強(qiáng)烈，影響到儀表不能正常工作，有何對(duì)策？

答：遇到這種情況，可采用下列措施中的一種或幾種，使儀表能正常工作。

（1）調(diào)整流量計(jì)的安裝方位。

  流量計(jì)對(duì)不同方向的抗振動(dòng)的抵抗能力是不同的。安裝在管道上的流量計(jì)方位可用X-Y-Z三維坐標(biāo)表示，X是管道中心線方向，即流量計(jì)進(jìn)口到出口的方向；Z是流量計(jì)柱體軸向；Y是與管道中心線垂直同時(shí)與流量計(jì)柱體軸向垂直的方向，也是渦街橫向力作用的方向。流量計(jì)Z方向的抗振動(dòng)能力zui強(qiáng)而Y方向則zui差（請(qǐng)讀者思考一下：為什么？）。流量計(jì)安裝于管道上時(shí)，X軸是必須與管道一致的，但是流量計(jì)的Y軸（連帶Z軸）是可以隨意繞X軸旋轉(zhuǎn)到任意方位的。明白了這一點(diǎn)，我們就有了*個(gè)措施了：觀察或測(cè)定短道的主要振動(dòng)方向，然后，旋轉(zhuǎn)流量計(jì)，直到Z軸與此主振反向重合，把儀表固定在該方位工作。

（2）增設(shè)管道固定支架，限制管道振幅。

  在流量計(jì)下游，緊靠流量計(jì)處加裝一個(gè)固定支架，可以減小管道振幅，某些情況下，還可以同時(shí)提高管系的諧振頻率（利于儀表電路發(fā)揮降噪功能），達(dá)到降低振動(dòng)噪聲目的。

（3）調(diào)整儀表電路的設(shè)定狀態(tài)，力求排除振動(dòng)噪聲的影響。

  為什么用于計(jì)量目的時(shí)，應(yīng)該采用渦街流量傳感器而不應(yīng)采用變送器？

  答：傻瓜渦街流量計(jì)的設(shè)計(jì)方案賦予它很好的抗臟污能力。由于探頭外置，簡(jiǎn)化了旋渦發(fā)生體的結(jié)構(gòu)。儀表通流部分沒有孔洞，不存在對(duì)雜質(zhì)敏感的間隙，不會(huì)由于介質(zhì)結(jié)垢，結(jié)晶或介質(zhì)中雜質(zhì)沉積而影響儀表正常工作。由于儀表探頭是力敏元件，即使探頭上有介質(zhì)結(jié)垢或雜質(zhì)沉積不會(huì)影響探頭的功能。

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