簡析在鍋爐送風流量測量中旋進旋渦流量計的實際應用

旋進旋渦流量計作為一種速度式流量計,可用于測量液體、氣體和蒸汽等多種介質(zhì)的流量, 在工業(yè)生產(chǎn)的流量測量應用非常廣泛。具有壓力損失小、工作可靠、測量范圍寬、無運動部件、準確度高及安裝和維護方便等優(yōu)點,在許多大型重要的生產(chǎn)場所都有應用，本文就旋進旋渦流量計在某熱電廠鍋爐送風流量測量中的具體應用案例，并結(jié)合實際要求，針對使用過程中存在的各種的問題提出相應配套的的解決辦案。

一、首先要介紹旋進旋渦流量計工作原理
旋進旋渦流量計又名為旋渦流量計,其工作原理是利用有規(guī)律的旋渦剝離現(xiàn)象來測量流體流量的。具體的就是通過在管道中垂直于流體流動方向插入一根非流線形的阻流體(也叫旋渦發(fā)生體)，在流體的雷諾數(shù)到達規(guī)定的數(shù)值時，流體便會在阻流體兩側(cè)交替地分離并釋放出兩列規(guī)則的交錯排列的旋渦渦街，在一定的流速范圍內(nèi)，旋渦的分離頻率正比于流量。

如果設(shè)兩列旋渦間的距離為h,同列相鄰兩個旋渦間的距離為L,則當h/L=0.281時,所產(chǎn)生的旋渦是周期性和穩(wěn)定的。此時,對于圖1所示圓柱形旋渦發(fā)生體產(chǎn)生的旋渦,其單側(cè)頻率f可表示為：f=St·(1)

式中:f為單側(cè)旋渦頻率,Hz;St為斯特勞哈爾數(shù),無量綱,數(shù)值大小與旋渦發(fā)生體形狀和流體雷諾數(shù)有關(guān);v為流體平均流速,m/s;d為圓柱體直徑,m。

當流體雷諾數(shù)在2104～7106范圍(這是儀表的正常工作范圍)之內(nèi)時,斯特勞哈爾數(shù)可視為常數(shù),這時,旋渦產(chǎn)生的頻率與流體平均流速成正比,測得頻率f即可求得流體的體積流量。
旋渦頻率的測量可采用熱、電、聲等多種方法,如熱敏檢測法、應力檢測法、電容檢測法、超聲檢測法等,這些方法是利用敏感元件把旋渦處的壓力、流速或密度等參數(shù)的周期性變化轉(zhuǎn)換為周期性的電信號,然后經(jīng)放大整形等處理后得到方波脈沖,最后由二次儀表顯示、記錄或累積。

二、旋進旋渦流量計在鍋爐送風流量測量中的應用

送風流量是電站鍋爐非常重要的熱工參數(shù)之一,其大小不僅可反映送風機的工作狀態(tài),同時也是組建燃燒自動控制系統(tǒng)必不可少的變量。送風管道的橫截面多為矩形,且情況比較復雜,流量的測量存在一定的難度。本文采用旋進旋渦流量計對送風流量進行測量,收到了比較好的效果。

2.1測量系統(tǒng)構(gòu)成及原理
旋渦流量測量系統(tǒng)由傳感器、轉(zhuǎn)換器及顯示/記錄儀等組成。如圖2所示。其中,傳感器主要包括旋渦發(fā)生體和旋渦檢測器,用于把待測送風流量轉(zhuǎn)換成相應的頻率信號;轉(zhuǎn)換器將變送器輸出的頻率信號進行放大和整形等處理,最后輸出4～20mADC標準信號;顯示/記錄儀接收轉(zhuǎn)換器的輸出信號,顯示/記錄待測送風流量的大小。

2.2應用問題分析
對旋進旋渦流量計工作原理分析可知,在實際使用與維修中,旋進旋渦流量計有非常嚴格的技術(shù)要求,如果儀表及配套設(shè)備選型、安裝條件、安裝方法、工作環(huán)境以及使用與維護等方面不能滿足相關(guān)要求,就會引起測量誤差增大或示值不穩(wěn),甚至不能正常測量?，F(xiàn)將實際應用中的有關(guān)問題總結(jié)如下。

2.2.1儀表選型問題
1)旋進旋渦流量計的可測下限流量除受檢測元件靈敏度影響外,主要與下限雷諾數(shù)有關(guān),而雷諾數(shù)又與流場的幾何特征尺寸、流體的密度、黏度及流動速度等因素有關(guān)。如果在下限雷諾數(shù)以下工作,則斯特勞哈爾數(shù)就不再是常數(shù),旋進旋渦流量計也就進入非線性工作區(qū),這將增大測量誤差。
2)被測流體的常用流量應處在儀表測量范圍的1/2～2/3之間,以減小測量誤差。如果儀表量程選擇過大,則可能會造成流量計無瞬時流量顯示。此時,一是可以調(diào)低流量計下限截止頻率,這樣做雖然可以使流量計正常工作,但會造成測量精度降低;二是更換小規(guī)格的旋進旋渦流量計。

2.2.2安裝問題
在選擇安裝場所時,應盡量避開強電設(shè)備、高頻設(shè)備、強開關(guān)電源、高溫熱源、輻射熱源、高濕環(huán)境及強腐蝕氣氛等,并應盡量避免碰撞沖擊和機械振動,尤其是在水平面上與管道軸線垂直方向上的振動。鍋爐送風管道的機械振動比較大,這是使用旋進旋渦流量計遇到的最大問題。旋進旋渦流量計在管道振動慣性力的作用下,會產(chǎn)生振蕩干擾,當被測介質(zhì)流速較大時,就會使波形失真,干擾脈沖輸出數(shù)量,進而影響測量精度。實際中,可考慮采用安裝管道架、加裝減振裝置或加強濾波等措施,當然也可選擇抗振型旋進旋渦流量計,它可在一定程度上減小振動對流量測量精度的影響。

2.2.3使用與維護問題
1)目前所使用的旋進旋渦流量計多為智能型儀表,儀表安裝好后,為保證流量測量精度,用戶必須根據(jù)自己的實際需要準確設(shè)置有關(guān)參數(shù),主要包括:流體類型選擇、流體最小密度設(shè)定、儀表系數(shù)(根據(jù)實際管徑、常用流速及管道粗糙度等確定)的設(shè)定、標準工作溫度和壓力設(shè)定、截止頻率設(shè)定、量程設(shè)定及輸出參數(shù)(4～20mA或脈沖)選擇等。智能型旋進旋渦流量計都具有流量校正和自診斷功能,它可根據(jù)不同工況自動進行相關(guān)參數(shù)的校正和誤差分段修正,這可在一定程度上提高流量測量的準確度。
2)應對儀表進行定期校準,以保證儀表長期工作的準確性。
3)如果流量計測量管堵塞或檢測元件被臟污介質(zhì)粘附,應及時進行清洗,以免影響測量精度。

三、本文總結(jié)
綜上所述，我們知道旋進旋渦流量計對于使用條件的要求還是比較嚴格的，對于其測量準確度產(chǎn)生影響的因素不少，實際過程中，我們只有通過對其工作原理及測量系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的認真分析，并且通過采取相應的手段和方法，就可以在一最大程度地保證旋進旋渦流量計能夠處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)，以及達到一個測量數(shù)據(jù)的準確性。