涡街流量计在饱和蒸汽测量中的应用

    用标准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量存在一些不足之处:压力损失较大;导压管、三组阀及连接头容易泄漏;量程范围小,一般为3∶1,当流量波动较大时,易造成测量值偏低。而涡街流量计结构简单,涡街变送器直接安装于管道上,克服了管路泄漏现象;另外,涡街流量计的压力损失小,量程范围宽,对饱和蒸汽测量量程比达30∶1。因此,涡街流量计越来越受到人们的青睐。

    1　涡街流量计的测量原理

    涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的。流体在管道中经过涡街流量计时,在三角柱旋涡发生体两侧交替产生规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街,如图1所示。

    设旋涡的发生频率为f,被测介质流动的平均速度为v,旋涡发生体迎面宽度为d,流量计表体通径为D,根据卡曼涡街原理,有如下关系式^[1]:

    f=S_rv₁/d=S_rv/md                 (1)

式中　Sr———斯特劳哈尔数,无量钢;

    v1———旋涡发生体两侧平均流速,m/s;

    m———旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比;

    v———流过旋涡发生体的流体的平均速度,m/s。

     因此可知,通过测量f就可以计算出v,从而求得管道内的体积流量:

    则流量计的仪表系数:

     由式(3)可以看出,在仪表的正常工作范围内,即S_r为常数时,仪表系数只与旋涡发生体和表体的几何尺寸有关。

    当旋涡在发生体两侧产生时,利用压电传感器测处于流体流向垂直的交变升力变化,将升力的变化转换为电的频率信号,再将频率信号进行放大和整形,输出到流量积算仪,进行累积,显示。

    2　涡街流量计在饱和蒸汽测量中的应用

    2·1　系统方案

    根据饱和蒸汽压力、温度和密度相对应的关系,只需选择压力或温度其中一项来对流量进行补偿计算即可。考虑兰州石化公司炼油装置内的饱和蒸汽管路都较长,压力波动较大,适宜采用压力补偿。

    LUB系列涡街流量计防爆等级为ExiaⅡCT₂~T_4,它必须与已取得防爆合格证的本安关联设备(防爆标志:ExiaⅡC)配套组成本安防爆系统。如图2所示。

    2·2　涡街流量计的选型

    根据用户提供的所测饱和蒸汽的压力(温度)、流量范围、管道直径等参数,选择相应规格的LUB系列涡街流量计。所测饱和蒸汽的流量范围应处于所选流量计的测量范围内,并最好处于流量计的最佳工作范围,即流量计量程的50%~67%处。对于管道直径与流量计内径不一致的,可采取缩径或扩管的方法。

    2·3　压力补偿用压力变送器的选型