任何流量计都不可能十全十美,蒸汽流量计也不例外。在充分介绍了它的优点之后,我们再来说说它的不足和局限性,这样便于我们在选用流量计时,做到扬长避短,减少盲目性。
1.对上游直管段的要求
蒸汽流量计是一种典型的速度式流量计,旋涡分离的稳定性受发生体上游流场畸变、旋涡流等影响,所以安装仪表应根据上游阻流件的不同形式,配备不同长度的上、下游直管段,或安装流动调整器,为涡街流量计提供良好的流场条件,消除流场对仪表的不利影响。与其他速度式流量计(涡轮、电磁、超声流量计)相比,蒸汽流量计对上游直管段长度要求并不比它们低;与同属流体振动式流量计的旋进旋涡流量计和射流流量计相比,它对上游直管段长度的要求还要高一些。
2.下限流量不能太低
蒸汽流量计的下限流量受两个条件制约:
(1)雷诺数影响。大多数涡街流量计的下限雷诺数为(1~2) ×104,只有当仪表工作在下限雷诺数以上区域时,斯特劳哈尔数Sr(或仪表系数K)才进入平直段,仪表也才进入线性工作区域,否则会产生非线性误差。在粘度高、口径小的工作条件下工作的蒸汽流量计,下限流量不能太低。
(2)检测元件灵敏度的限制。旋涡强度越强,对信号检测越有利。而旋涡强度与流速平方成正比的,所以在量程下限的低速区,旋祸信号很微弱,能否有效地检测出旋涡信号,取决于检测元件的灵敏度。
受以上两方面因素的制约,蒸汽流量计的下限流速不能太低。一般情况下,测量液体流量时,下限流速为0.3~0.5m/s;测量气体时下限流速为3~5m/s。
3.测量管道振动影响
管道振动对压缩空气流量计工作造成的影响,表现在两个方面:
(1)振动对旋涡稳定分离有一定的影响。蒸汽流量计是流体振动流量计,当工作管道振动较强,且振动方向与发生体相垂直,振动频率与旋涡频率相同或相近时,对旋涡稳定分离就会产生影响。
(2)振动对力敏检测元件的影响
采用力敏检测元件的蒸汽流量计,力敏检测元件的灵敏度不能太低,因为灵敏度低了不能保证下限流量时的灵敏度。如果当管道振动产生的力,达到或超过旋涡分离产生的力时,振动力对检测元件的正常工作就会造成干扰。
对不同类型的检测技术,振动的影响程度是不同的。采用检测流速局部变化方式的蒸汽流量计(如热敏式、超声式蒸汽流量计),受振动影响要小一些。而采用力敏检测方式的蒸汽流量计受振动影响要大一些。其中应力式蒸汽流量计对振动的敏******强。近些年来,各制造厂商对蒸汽流量计的抗振性能都采取了不少有效措施,取得了一定成效。
4.仪表系数偏低
与其他脉冲输出型流量计相比,蒸汽流量计的仪表系数K较低,且随仪表测量管径刀的增大,仪表系数K近似以直径比的3次方速率下降。从表3-1可以看出。
表3-1 通径与系数K的关系
公称通径/mm |
15 |
25 |
40 |
50 |
80 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
仪表系数K/L-1 |
376 |
68.6 |
18.7 |
8.95 |
3.33 |
1.43 |
0.441 |
0.185 |
0.966 |
.0.563 |
由于仪表系数K随测量管径D的增大,而急剧下降。所以随着管径的增大,对于相同流速,仪表输出信号的频率也大幅度下降。因此,满管式蒸汽流量计的通径不宜过大,一般多在300mm以下。
5.应用于贵程上限时应注意的问题
(1)测量液体流量,在量程上限时,应注意避免出现气穴现象。特别是测量静压低、高饱和蒸气压液体时,尤其应注意防止气穴现象的产生。
(2)测量气体流量,其上限受气体压缩性的影响。一般测量气体时,流速应小于0.2马赫数。
6.不宜测量混湘流和脉动流
混相流和脉动流对蒸汽流量计的影响,还缺少理论和实践经验,虽然有些关于测量混相流方面的试验,但还处于探索阶段,尚未进人实用。
7.厉史较扳,理论基从和实践经验不足
蒸汽流量计的历史较短,还有很多工作有待继续深入,不断探索,不断充实。
综上所述,对于涡街流量计来说,产生强烈稳定的卡曼涡街是基础。采用各种检测技术,在各种复杂的工作条件(高温、腐蚀、振动等)下,把微弱的信号有效地检测出来,是扩大仪表应用范围的前提。通过信号处理电路,从各种噪声和干扰中把旋涡信号提取出来,是提高仪表性能的重要环节。
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