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用渦街流量計代替孔板流量計的探討
點擊次數:1618 發布時間:2009-11-25

1、渦街流量計孔板流量計目前的技術水平
   渦街流量主的基本結構由渦街發生體、檢測元件、信號處理放大電路組成,目前對于渦街發生體的研究已達到相當完善的程度,以三角型發生體為*型體,檢測元件有熱敏電阻、應變片、壓電晶體、差動電容、超聲波等。信號處理部分有許多已微機化。渦街流量計具有安裝方便(可直接在管道上安裝)、體積小、互換性強、長期運行精度高,可適用于大多數液體、氣體和蒸氣測量。目前世界市場的渦街流量計的銷售額每年遞增30%左右。
   目前,孔板流量計的技術發展水平仍以確定的經驗公式為基礎,1980年標準化組織將R541與R781兩個標準合并成標準ISO5167(1980)。
   孔板節流裝置由于結構簡單,造價低、可靠等優點,它幾乎適用于所有介質測量,而與之配套的差壓變送器發展迅速,使其本身具有的不足得以彌補。
  
  2、渦街流量計與孔板流量計綜合性能評價
   孔板流量計(簡稱孔板)由節流件取壓裝置和差壓變送器組成,導壓管對于易凍的場所需要有伴熱措施,一個流量測量回路靜密封點為20個左右,使用中存在如下問題:
   易凍、易堵、易漏、伴熱容易造成差壓變送器器件老化、某些場合導壓管需加隔離液,由于伴熱或工藝操作不穩,正、負導壓管隔離液液線常常不等,產生液柱差,使流量指示不準。
   以上都會使流量系數發生變化,測量精度降低,管縮短導壓管把差壓變送器直接安裝在管道上,但仍有流動的死區。
   渦街流量計(簡稱渦街)只有3個靜密封點,不易泄漏 ,沒有流動的死區,不需伴熱保溫,不受流體重度、溫度、壓力、和粘度等影響,流量系數長期不變。
   但渦街在有振動場合使用時,會使流量測量不準。目前,市場上已推出抗振型的渦街,來克服振動對流量測量不準的影響。
   (1)初步投資
   一臺進口渦街大約2萬元人民幣(DN15-DN50),而一臺節流裝置包括差壓變送器、孔板及法蘭、導壓管、閥門、保溫箱或保護箱也需1.5萬元人民幣,從長遠觀點看、采用渦街仍然是合算的。
   (2)安裝費用
   渦街安裝簡單,只需保證流量計前后有一定的直管段即可,孔板直線段、同心度、導壓管、變送器、保溫箱都有一定的安裝要求、安裝費用是渦街的數倍。
   (3)維護費用
   渦街除在計量上要求周期性標定外,一般不會出現故障,而孔板則不然,消漏,定期排污,灌隔離液,更換導壓管、閥門、保溫、清洗孔 板等,有一定的維護量。如200套流量孔板測量回路(需保溫伴熱),每二年,保溫伴熱系統改造就得投入一定的維修費,這還不包括差壓變送器的更新,孔板更新費用。算下來足可以買一定數量的進口渦街.
   (4)運行成本
   1.蒸氣消耗費用
   如200套流量孔板測量回路(需保溫伴熱),每 個伴熱點耗汽0.02t/h,如果每年平均按4300小時計算,蒸汽費用為40元/噸,則每年需消耗汽費用大約為68.8萬元,每個回路每年耗費用為0.344萬元。
   2.能耗費用
   渦街的壓力損失比孔板小,約是孔板的1/15。因此,長期的運行對泵及風機能耗費少。孔 板是渦街的15倍,當用于氣體或蒸汽流量測量時,由于密度小,同一管徑體積流量大,壓力損失更是嚴重,耗能費更高。
   3.泄漏排污費
   排污費視排污次數,一般為每年約20次左右,排出的污物及物料污染大氣環境,污水超標,環保部門也要對其罰款。
   (5)長期運行精度
   孔 板的設計系統精度1.5%-2.5%,由于差壓與流量是菲線性關系,當流量低于30%時,誤差增大,氣體太為嚴重,另一方面,由于使用介質的長期磨損,銳角變鈍,使流量系數發生變化,也是影響精度的一個重要原因。
   由于渦街的特殊結構,當精度經實際確定后(約為0.5%-1%測量值),精度幾乎是不變的。
   (6)可互換性
   同一臺渦街可測量氣體、液體及蒸汽的流量,電子線路板及敏感元件對不同呂徑的流量計來說都有是通用的,信號輸出通常有三種形式:脈沖、模擬及數字信號。可以通過電路板的開關來切換,用戶可隨時根據自己的需要切換到另一種輸出信號。更改量程也很容易,對模擬輸出來說,只需改變輸入的脈沖頻率行了。
   孔板則不然,孔徑是為特定的介質而設計的,互換性差,改變量程也比較困難,需重新計算孔板。
   (7)量程比
   由于渦街的輸出頻率與流量成線性關系,則流量的量程比可達20:1-80:1,例如:Foxboro公司的渦街流量計測量氣體及蒸氣的量程比為80:1,測量液體的量程比為40:1,能適應工藝流量測量量程較大的要求,精度仍能保證。
   差壓流量計的差壓與流量成非線性關系,在小流量時測量不準,量程比只有3:1-5:1。如果擴大量程比,必須設法提高差壓變送器的精度。
   (8)可靠性
   現在有種更為可靠的渦街出現,它在一個表體上安裝了兩套電子線路、兩套敏感元件,且相互獨立,可用于重要的流量測量場合,差壓式流量計難以做到這點。
   (9)節能效果
   如蒸氣用量為120t/h,壓力為3.9Mpa,溫度為445oC,如果用孔 板測量蒸氣,造成壓力損失為0.03-0.05Mpa,如按0.03Mpa算,這塊孔 板所豪耗電能為82kW,按一年300天計,每年耗電59萬kW/h折算標準煤為68.5t,如果采用渦街能耗僅為孔 板的1/15-1/20,若以1/20計,則每年僅耗煤3.34噸,僅占孔 板能耗的3.33%。
   (10)一次元件的流量特性對控制系統產生的影響
   由于渦街的輸出頻率與流量成線性關系,當它與調節閥,調節器級成一個控制系統時,相當于一個時滯和時間常數都小到可忽略的一個滯后環節,可視為比例環節,廣義對象的特性完全取決于回路中其他環節,對控制系統幾無影響,
   孔板則不然,由于它的輸出與流量成線性關系,回路增益隨著流量而變化 ,雖然利用調節閥的流量特性來補償廣義對象的線性影響,但效果并不明顯,因此,必須引入開方器,開方器的引入雖然使廣義對象的特性不隨工作點而變化,明顯改變了調節品質,但在小流量時反應快、靈敏、容易引起系統,調節誤差增大。
   綜上所述,渦街在許多流量測量中用渦街來代替孔板是可行的, 既省錢又省力,它確實給流量測量來許多好處。

 
 
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