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关于蒸汽贸易结算中涡街流量计的应用
已阅:2270  2011-8-30 17:50:09

        当前,许多在用于蒸汽贸易结算的流量计选型中,由于新型的涡街流量计在测量范围(量程比)、压力损失、精度、维护等方面与传统的差压式流量计(如孔板、喷嘴等)相比,具备明显优势,被越来越多的用户所选用,但在实际应用中也呈现一些问题:

    1. 无流量时仪表有指示,并且示值较大,导致蒸汽需方的质疑,由此推断流量计的计量偏   大,产生纠纷。

     由于涡街流量计属于流体震荡型流量计,通过对流体震荡的频率检测获得流量信号,而流量信号的强度与流量的平方成正比,为保证小流量的检测,必须将流量信号放大数千倍,使得涡街流量计对于蒸汽管道的振动极为敏感,无流量时指示的实际为振动干扰信号,这是涡街流量计在实际应用中最大的问题。为解决蒸汽高温对于电子线路的危害,一些产品采用传感器与电子线路分离安装的结构,由此导致电磁干扰的引入,无流量时指示的实际为电磁干扰信号(常见为50Hz 工频干扰)

    2. 流量小时,无指示,必须在使用流量达到一定量时才有指示,导致蒸汽供方损失。

由于涡街流量计对于低于测量下限的流量不予计量,即将低于可测流量下限的流量指示为零。当前,进口产品可测最小流量一般为5.5 米/每秒,国内一般产品在7.0 米/每秒左右。

在存在机械振动干扰(常见如机械设备的运行、车辆的驶过等)时,多数涡街流量计是通过舍弃较小的流量来获得对机械振动干扰的抑制能力,由此导致流量计测量值大大低于实际蒸汽流量。在蒸汽计量中,由于种种技术及人为原因,蒸汽管径及其配用的流量仪表量程范围往往较大的偏离原设计,可能导致流速偏低,在此情况之下,可能造成供方较大的经济损失。

    3. 相比结构简单、坚固的孔板、喷嘴而言,故障率高,特别是传感器寿命较短。

用于蒸汽计量的涡街流量计传感器主要有应力式、差动电容式、磁敏式

由于涡街流量计传感器必须敏感检测小流量时微小的涡街升力,直接导致传感器结构限制。

相比而言,应力式传感器结构无可动部件、无需机械形变,结构更加可靠,导致此类传感器失效的主要原因是压电晶体损坏,特别是高温导致的压电晶体破裂、灵敏度下降乃至彻底失去压电效应,优良的压电晶体及充裕的温度余量、适应高温及温度冲击的封装工艺至关重要。

    4. 传感器断裂,危及设备运行安全。

此类现象多发生于国内产品中,采用外置分离检测结构的涡街流量计上,主要原因是分离检测元件结构不合理、材料存在问题。由于涡街力在高流速下极大,且频率可高达数千赫兹,由此导致金属材料疲劳断裂、共振断裂。

    5. 误差太大。

基于涡街流量计原理,可无需采用实际测量介质(如蒸汽)进行标定,仪表系数与被测流体的特性基本无关,由此导致部分涡街流量计厂商未经基本标定即出厂销售,特别是由于机械加工导致的仪表系数偏差未经校正,产品呈现极大的离散性偏差,而标注的仪表系数则依照样机制定,直接导致较大的计量误差。

部分涡街流量计制造商使用水来标定蒸汽流量计传感器,而实际上液体流速与蒸汽流速基本处于不同的测量范围,仪表系数实际存在可高达5%的偏差。

    针对涡街流量计在蒸汽计量方面的难点问题,我公司基于十年以上数万台涡街的应用经验,针对现场问题进行研发,大幅度改善涡街整体性能,令本产品在蒸汽贸易结算上成为更优的选择。

    (1) 创新的传感器结构及信号处理方式,在涡街流量计怕振动干扰这一世界难题方面取得重大突破,特别在小流量计准确计量方面,具有明显优势,本公司产品在振动干扰强度为1g 时仍可保证为2 米/每秒的测量下限,在针对蒸汽计量中常见的实际使用量大大小于设计流量的情况下,确保精确计量。

     当前,市场中,进口涡街流量计测量下限5.5 米/每秒,国内产品一般在7.0 米/每秒左右。

涡街流量计是通过对涡街力的检测来检测流量。由于涡街力正比于流体流速的平方(例如,2 米/每秒与60 米/每秒流速相比,涡街力仅为后者的1/900),因此,在低流量时,涡街力极为微弱,对于市场常见的涡街流量计而言,如将可测最小流速扩展至4 米/每秒,管道轻微振动(人可以凭手感知的振动,强度在0.1g 左右)所产生的力即可能超过涡街所产生的力。

 

为避免涡街流量计因振动干扰而导致的无流量时有指示,当前产品的通常作法是适

当减小电路的放大倍数,令涡街流量计对小的力(包括低流量时的涡街力、小的振动产生的力)不敏感,由此导致涡街流量计可以测量的下限提升,不能检测小流量。在振动强度增大时,传感器所接收到的干扰正比增大,为保证测量,只能进一步提高测量下限。在振动强度达到0.5g 以上后,为保证无流量时无指示,可能须将低于20 米/每秒的流速全部舍去,导致涡街流量计的计量大幅度降低,造成蒸汽供应方的较大损失。

相反,如果不提高测量下限,将信号幅度小于振动干扰的流量舍弃,则会导致涡街流量计在无流量时也有指示,这是蒸汽需方所难以接受的,导致计量纠纷的发生。

基于以上原因,在采用涡街进行蒸汽贸易结算时,常发现涡街流量计在实际使用时,明显不准确,但拆下到技监局标定时又发现很准确,造成这种常见现象的原因在于技监局的标定装置上没有振动干扰。

基于优良的干扰抑制能力,我们的产品在销售伊始,主要针对进口流量计在使用中呈现的无流量有指示的现象,由此获得用户的好评。

    我们的涡街流量计在抗振动干扰方面最为突出的表现,是成功用于传统涡街流量计所不能涉足的锅炉风机出口处的风量检测:

       l   风管振动强度高达27m/s(2 约2.8g)

       l  基本无直管段

       l    常用流速在 6m/s 左右。

       l    已连续、稳定运行 1 年

  (2) 可靠的大流量检测

    创新的传感器结构,高达6000Hz 以上的共振频率,大大超出涡街频率,可靠避免共振的发生,确保在高达90 米/每秒大流量计检测时的结构安全,配合专利的信号放大器,实现大流量的精确、可靠计量。同时配合优良的干扰抑制能力及智能化的误差修正,将本产品的实际量程比扩大到45:1以上,大大优于同类产品的10:1、20:1 的量程比,更大程度的呈现涡街流量计原理所决定的宽量程比特性。

   (3) 高温下传感器的可靠性提升

    创新的无胶、半自由度晶体封装工艺,确保大温差冲击下晶体无损;将居里点高达680℃的压电晶体限制于320℃以下使用,给予传感器充足的高温耐受余量,大幅度提高传感器寿命。

   (4) 可信赖的出厂测试

    自有的流量标定装置,每台产品进行常规标定的前提之下,更对每台产品进行抗干扰能力的检测及调校,实现现场免调试,上电即可投入运行。

     (5) 专为贸易结算设计

    可靠的上电/掉电纪录、防止未经授权的更改仪表系数、防范人为的计量中断。

     (6) 易于配套使用

    高精度的信号处理线路,以精度高达万分之六的标准4~20mA 输出信号,可与任何相关的二次仪表、DCS 连接使用。

      (7) 宽广的使用环境

    完善的温漂校正,确保在-40℃~+80℃的环境温度之下,长期、可靠、稳定运行。

      (8) 更低的维护量

    无任何可动部件,无导压孔,在蒸汽计量中基本无需维护。

      (9) 杜绝电磁干扰

    采用一体化结构,隔离的信号变送,彻底杜绝电磁干扰。

      (10)可靠的电子线路

全面采用SMC(表面安装电子元件)、4 层印制电路板(PCB)、所有电子元件均为进口工业级,确保电子线路的可靠性。

 
 
 
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