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气体涡街流量计计量特性
发布时间:2019-09-10

摘 要:涡街流量计是工业生产应用中常见的流体计量装置,应用十分广泛,但在现场检测与应用中,气体涡街流量计的检测效果往往受到多种因素的影响,导致检测结果准确性较差。笔者针对气体涡街流量计,明确其固有特性与计量特性,总结气体涡街流量计计量中常见的问题,并提出具体的解决方法。
  涡街流量计被普遍应用于流体计量检测,由于其具有量程范围较大,测量精度相对较高,测量的稳定性、可靠性较高,后期维修保护工作容易开展等一系列应用优势,得到了工业生产企业的青睐并广泛应用在多个气体流量检测领域。气体涡街流量计在现场投入使用的过程中,会出现较多的问题影响测量效果,大部分问题出现的主要原因是缺乏对气体涡街流量计计量特性的充分考虑。因此,笔者从气体涡街流量计计量特性出发,对计量中常见问题及解决方法进行以下探究。
1 气体涡街流量计的固有特性
1.1 气体涡街流量计计量原理
  气体涡街流量计的测量原理是应用涡街发生体,让流体在管内行成漩涡,漩涡脱落并逐渐向下传播,行成漩涡列,该现象被称作卡门涡街,涡街流量计也因此得名。气体涡街流量计测量流体体积的结果主要受到涡街频率、涡街流量计仪表系数两大因素的影响,计量表系数与流体特性无关,与流量计流通管横截面积与涡街发生体迎流面宽度有关。其中,涡街频率与流体流速之间成线性正比关系。涡街流量计正是充分利用了以上关系与特性,来计算得出气体流量。
1.2 固有特性分析
  从气体涡街流量计测量原理可以看出,其具有三大固有特性:一是涡街流量计测量流体计算的过程中,受到系数的影响,计算方式与压差类流量计有所不同;二是涡街流量计瞬时流量的计算与漩涡产生的数量有关,如果测量环境中包含复杂的干扰因素,影响漩涡产生个数,则测量的准确度会受到影响;三是从本质上来看,涡街流量计采用数字信号测量的方式,有漩涡则判断为有信号,无漩涡则判断为无信号,因此具有数字测量的固有特性,与模拟信号测量流量计存在显著差别。正是因为涡街流量计数字信号测量原理的特性,其流体体积测量精读较高,但如果受到信号干扰,则会严重影响测量结果,由于涡街流量计是根据信号频率来进行测量,因此测量数值的误差往往与干扰的强度有直接关系。为了较少干扰信息与测量结果的影响,可采用滤波器对信号降低干扰信号幅度,从而提高测量结果的准确性。
2 气体涡街流量计的计量特性
  受到气体涡街流量计固有特性的影响,其计量特性主要受到口径选择、测量范围上下限、计量规格等因素的影响。目前,我国大部分工业生产在应用涡街流量计的过程中,出现运行不良、检测结果误差严重等情形,大部分问题出现的原因是计量上限、下限的预估偏差,亦或者是直管段长度不足,导致测量精度不高、测量误差较大。针对以上问题,应进一步明确气体涡街流量计的计量上限、下限特性,具体分析如下。
2.1 计量下限特性
  涡街流量计下限并非是特定值,即使气体涡街流量计和气体状态均不发生变化,计量下限也有可能会产生一定的变化。计量下限受到气体密度、干扰强度、低端频响等因素的影响,如果气体流量低于气体涡街流量计的计量下限,通常情况下可能会出现计量示值为零、计量趋势异常的现象。涡街流量计计量下限变化范围较大,难以准确预估下限计量数据。充分考虑涡街流量计的计量下限,应充分考虑计量下限特性,对流量计量下限进行查询。涡街流量计的测量下限受干扰影响较大,低于下限的流量难以给出有意义的计量数据,因此应对干扰信号进行排除,避免大误差的出现。在实际应用气体涡街流量计的时候发现,影响计量下限特性的主要因素包括涡街流量计的抗干扰能力、环境中的干扰强度两个方面。涡街流量计应按照干扰信号的幅度对干扰信号进行剔除,首先对检测信号的幅度进行识别,如果不在标准范围内则判定为干扰信号,对信号不进行计数。通常情况下,涡街流量计计量的流量越小,信号幅度越弱,设置的干扰信号识别门限越高,这也是涡街流量计计量下限最主要的特性之一。
2.2 计量上限特性
  涡街流量计计量上限特性较为明显,如果在检测的过程中气体流量超出上线,则误差相差的结果较大,甚至会产生安全危险,严重影响气体流量的检测情况。涡街流量计计量上线信号处理通常受到多种因素的影响,包括高端品香特性、发生体的抗载能力、气体流速上限等。针对涡街流量计计量上限,结合计量原理的特性,应主要考虑两个方面,一是超限倒走现象,二是传感器或者发生体出现断裂的现象。通常情况下,气体计量与涡街的稳定性叫着较大的关系,检测气体流量越大,涡街的稳定性越差,此时如果超出流量上限,则会产生倒走现象,气体流量越大计量的结果越小。倒走现象的出现导致计量结果误差过大。采用部分算法技术可以减少倒走现象的出现,部分厂家为了提高气体涡街流量计的整体性能采用了较多的算法来减小倒走误差,但是算法的使用同样也存在较高的风险。气体流量超出检测上限的情况下涡街流量计已经难以承受,此时很有可能会对流量计带来损伤,传感器受到损坏影响后续使用,甚至传感器和发生体会与谐波产生共振,进而导致流量计部件产生断裂,严重影响后续涡街流量计的使用,增加了维修和保护的成本费用。
3 计量中的常见问题及解决方法
  基于以上对气体涡街流量计的固有特性和计量特性进行分析,能够看出在具体应用涡街流量计的过程中会出现较多的常见问题,常见问题的出现通常情况下会严重影响计量示值的准确度,甚至严重情况会损坏涡街流量计的部分元件。针对以上问题,应采取适当的解决方法,具体分析如下:
3.1 口径选择
  气体涡街流量计在使用的过程中,对管道设计以及安装的要求较高,如果没有按照具体的安装和计量要求进行设计,则会严重影响气体涡街流量计的计量特性。同时,不同的气体流量、用气量应采用不同的管道口径,如果用气量较大而管道口径选择较小,则会影响计量准确度,出现计量误差。为了解决该问题,在实际应用涡街流量计的时候,应充分考虑到涡街流量计安装设计要求,选择合适口径,确保符合用气量。
3.2 环境影响
  从涡街流量计的固有特性可以看出,计量过程中容易受到环境中干扰因素的影响,环境振动产生的信号会影响涡街流量计的示值。为了提高涡街流量计的抗干扰性,部分厂家采用调整参数的方式消除振动干扰的影响。气体涡街流量计的部分元件对环境中的温湿度较为敏感,在进行气体计量的过程中,应对温度、湿度情况进行严格把控,采取适当的控温措施,防止涡街流量计中的部分元件毁坏。
3.3 电磁干扰
  在电磁干扰方面,部分工业生产环境中用电设备较多,电源频率对涡街流量计的计量也会产生影响,在部分特殊情况下会导致示值的增加。为了降低电源干扰,应采取适当防干扰措施,并加强对电磁干扰情况的重视。涡街流量计在计量的过程中周围应尽量避免用电设备,减少环境中的电磁干扰。
3.4 后期维护
  气体涡街流量计的长期稳定应用离不开维修和保护工作,在现场应用的过程中出现接线错误等问题,则及时阅读说明书或者咨询生产厂家,予以解决。如果气体涡街流量计内部元件出现了问题,例如发生体出现损坏等,则应采取电容值测试的方式对发生体的损坏情况进行判断,实际损坏则及时更换。为了避免涡街流量计关键部件的损坏,在实际应用的过程中应加大流量,防止压电晶体与壳体之间有细微颗粒的存留,亦或者定期对气体涡街流量计进行维护工作,拆下发生体进行清洗,确保后续的正常使用。
4 结论
  通过对气体涡街流量计的固有特性进行分析,明确了其计量的基本原理、固有特性以及计量上限、下限特性,并针对口径选择、环境影响、电磁干扰、后期维护中出现的常见问题,提出了具体的解决对策,为相关工作人员提供参考。

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