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涡街流量计测量气体时所受干扰分析及排除

发表时间:2020-08-13
1.工作原理
涡街流量计又称卡门旋涡流量计,它是利用流体自然振荡的原理制成的一种旋涡分离型流量计。当流体以足够大的流速流过垂直于流体流向的物体时,若该物体的几何尺寸适当,则在物体的后面沿两条平行直线产生整齐排列、转向相反的旋涡列,旋涡列的个数,即涡街频率和流体的流速成正比。因而,通过测量旋涡频率,就可知道流体的流速,测出流体的流量。
IUCB系列的旋涡发生体为三角形柱,如图1所示。当被测介质流过柱形体时,在柱体两侧交替产生的旋涡不断分离,分离的频率与介质流速成正比。
f=Sr V/d        (1)
式中,f一柱体侧旋涡分离的频率(Hz)
V一柱侧流速(m/s)
d一柱体迎流面宽(m)
Sr一斯特劳哈尔数(0.17~0.18)
LUGB系列流量变送器的设计柱宽d与流通管直径D具有固定的比值,因此,流经管内的平均流速V与柱侧流速V有固定的比值:
V/V=1-1.25d/D      (2)
于是,
f=SrV/d=SrV/(1-1.25d/D)d      (3)
由上式可知,只要测得旋涡分离频率,就可以测得平均流速,从而测得流量Q:
Q=3600FV(m3/h)      (4)
式中,F一变送器流通本体的流通面积(m2)
V一变送器流通本体的平均流速(m/s)
f是通过设在柱体内部的装有压电晶体的探头测量的,经放大以后,变换成脉冲信号。
 
2.干扰现象及原因分析
2.1现象
当装上的氯气和氯甲烷涡街流量计运行时,流量为零(管道内无介质流通),而5台氯气表的显示值为137.5kg/h,5台氯甲烷表的显示值为27.5kg/h,并都伴有波动现象。关于氯气,氯甲烷的有关参数见表1。
2.2原因分析
出现这种现象的原因主要是没有对涡街流量计实行有效的隔离,而且,工艺管道有振动现象。
由于没有隔离,造成50Hz电磁于扰。这个结论可由下面的推算予以论证涡街流量计输出的脉冲信号仅代表流体在一定公称通径下的体积流量,即
Q=3.6xf/KL       (5)
M=p×Q       (6)
式中,Q一体积流量(m3/h)
KL一LUGB涡街流量传感器的仪表常数(L-1)
f一涡街频率(Hz)
P一设计条件下介质密度(kg/m3)
M一质量流量(kg/h)
根据式(5)、(6)及表1,可求得干扰情况下涡街流量计受到的干扰频率:
(1)对于氯气M扰=137.5kg/ho
f扰=M扰KL/3.6p=137.5x21.03÷(3.6x16.07)=49.98Hz
(2)对于氯甲烷M扰=27.5kg/h
∫扰=M扰KL/3.6p=27.5x75.219÷(3.6X11.522)=49.87Hz
显然,10台表都受到了50Hz的干扰频率,它来自220V的交流电。加上工艺管道振动,流量计的旋涡发生体受到振动,产生脉冲输出,致使显示值上下波动。
3.干扰的排除
排除上述干扰现象可采取以下四项措施,如图2所示
①涡街流量计的一次线用屏蔽电缆屏蔽外界磁场的干扰;
②涡街流量计的接地端子单独接地,以避免受到其它电气设备的电源干扰;
③涡街流量计的信号通过安全栅进二次表;
④固定涡街流量计所在的工艺管道,以防止振动。
 
4.现场调试及结论
采取上述措施以后,经现场调试运行,10台LUCB系列涡街流量计基本上正常,消除了“137.5”和“27.5”的干扰现象,能够较准确、迅速地反映氯气、氯甲烷的流量变化,为四氯化碳的试车、开车及生产出合格产品提供了较好的控制条件。
 

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