渦街流量計(jì)是體積流量計(jì)
渦街流量計(jì)的輸出有頻率信號和模擬信號兩種
,模擬輸出是在頻率輸出的基礎(chǔ)上經(jīng)f/I轉(zhuǎn)換得到的頻率輸出渦街流量計(jì)更受熱力公司等用戶歡迎的另外幾個(gè)原因如下
a. 頻率輸出渦街流量計(jì)價(jià)格略低(非智能型)
b. 頻率輸出渦街流量計(jì)滿量程修改更方便,只需對可編程流量演算器面板上的按鍵按規(guī)定的方法進(jìn)行簡單的操作就可實(shí)現(xiàn)
c. 由頻率輸出渦街流量計(jì)輸出的頻率信號計(jì)算蒸汽質(zhì)量流量
頻率輸出渦街流量計(jì)測量質(zhì)量流量的表達(dá)式為
qm=3.6 (3.13)
式中 qm――質(zhì)量流量
f――渦街流量計(jì)輸出頻率
Kt――工作狀態(tài)下的流量系數(shù),P/L
ρf――流體密度
當(dāng)被測流體為過熱蒸汽時(shí)
ρf=f(pf,tf) (3.14)
查表求得工作狀態(tài)下的流體密度
圖3.6用渦街流量計(jì)測量過熱蒸汽質(zhì)量流量的系統(tǒng)
當(dāng)被測流體為飽和蒸汽時(shí)
ρf=f(pf) (3.15)
或 ρf=f(tf) (3.16)
查表求得工作狀態(tài)下的流體密度
圖3.7用渦街流量計(jì)測量飽和蒸汽質(zhì)量流量的系統(tǒng)
在式(3.13)中
有些研究表明,臨界飽和狀態(tài)蒸汽經(jīng)減壓后會發(fā)生相變
3.1.4蒸汽密度求取方法比較
從上面的分析可知
,工程上普遍使用的推導(dǎo)式蒸汽質(zhì)量流量測量系統(tǒng),關(guān)鍵是求取蒸汽密度幾十年以來,人們?yōu)榇俗髁舜罅垦芯抗ぷ?div id="4qifd00" class="flower right">⑴ 用數(shù)學(xué)模型求取蒸汽密度 在工程設(shè)計(jì)和計(jì)算中
,工程師們經(jīng)常需要求取蒸汽密度數(shù)據(jù),采用的傳統(tǒng)方法是由蒸汽的狀態(tài)數(shù)據(jù)查蒸汽密度表。但是未采用微處理器前,這種人工查表的方法還無法移植進(jìn)儀表,而仍采用數(shù)學(xué)模型的方法。人們建立了多種的數(shù)學(xué)模型以滿足不同的需要,下面例舉使用zui廣泛的幾種① 一次函數(shù)法
ρ=Ap+B (3.17)
式中 ρ――蒸汽密度
p――流體壓力
A、 B――系數(shù)和常數(shù)
式(3.17)不足之處是僅在較小的壓力范圍內(nèi)變化適用
解決這個(gè)矛盾的方法是分段擬合
,即在不同的壓力段采用不同的系數(shù)和常數(shù)。表3.2所示為不同壓力段對應(yīng)的不同密度計(jì)算式。表3.2 不同壓力段的密度計(jì)算式
壓力范圍/MPa | 密度計(jì)算式ρ/(kg/m3) | 壓力范圍/MPa | 密度計(jì)算式ρ/(kg/m3) |
0.1~0.32 | ρ1=5.2353+0.0816 | 1.00~2.00 | ρ4=4.9008+0.2465 |
0.32~0.70 | ρ2=5.0221+0.1517 | 2.00~2.60 | ρ5=4.9262+0.1992 |
0.70~1.00 | ρ3=4.9283+0.2173 |
② 用指數(shù)函數(shù)擬合密度曲線
。使用較多的是ρf=AP (3.18)
式(3.18)描述的是一條曲線
,用它來擬合飽和蒸汽的ρ=f(P)曲線能得到更高的度,但是在壓力變化范圍較大的情況下,仍有千分之幾的誤差。③ 狀態(tài)方程法。狀態(tài)方程法用于計(jì)算過熱蒸汽密度
,其中的有烏卡諾維奇狀態(tài)方程:(3.19)
式中 p――壓力
,Pa;v――比體積
,m3/kg;R――氣體常數(shù)
,R=461J/(kg.K);T――溫度,K
;F1(T)=(b0+b1φ+…+b5φ5)×10-9
;F2(T)=(c0+c1φ+…+c8φ8)×10-16;
F3(T)=(d0+d1φ+…d8φ8)×10-23;
b0=-5.01140 c0=-29.133164 d0=+34.551360
b1=+19.6657 c1=+129.65709 d1=+230.69622
b2=-20.9137 c2=-181.85576 d2=-657.21885
b3=+2.32488 c3=+0.704026 d3=+1036.1870
b4=+2.67376 c4=+247.96718 d4=-997.45125
b5=-1.62302 c5=-264.05235 d5=+555.88940
c6=+117.60724 d6=-182.09871
c7=-21.276671 d7=+30.554171
c8=+0.5248023 d8=-1.99178134
φ=103/T
⑵ 計(jì)算機(jī)查表法 上面所說的通過數(shù)學(xué)模型求取蒸汽密度的誤差都是同人工查密度表方法相比較而言?div id="4qifd00" class="flower right">
現(xiàn)在上通用的蒸汽密度表是根據(jù)“工業(yè)用1967年IFC計(jì)算出來的
。1963年于紐約舉行的第八屆水蒸氣性質(zhì)會議上,成立了公式委員會(IFC)。若干年后,該委員會提出了*的“用業(yè)用1967年IFC公式”及“通用和科研用1968年IFC公式”。21年后在1984年于莫斯科舉行的第十屆蒸汽性質(zhì)會議上,又廢除了“通用和科研用1968年IFC公式”。因此,“工業(yè)用1967年IFC公式”仍是當(dāng)前*的描述水蒸氣熱物性參數(shù)的公式。由于這個(gè)公式十分復(fù)雜
下面以典型智能流量演算器為例說明自動(dòng)查表的實(shí)施方法。
在智能流量演算器的EPROM中寫入3個(gè)蒸汽密度表
,1號表是過熱蒸汽密度表,另外兩個(gè)是飽和蒸汽密度表(見附錄D),采用的都是蒸汽密度表1967IFC公式計(jì)算出來的。其中。過熱蒸汽密度表有蒸汽溫度和蒸汽壓力兩個(gè)自變量。2號表是蒸汽壓力為自變量。3號表是蒸汽溫度為自變量,這樣,測得蒸汽溫度或測得蒸汽壓力都能通過查表求得蒸汽密度。究竟是選查ρ=f(p)表格還是ρ=f(t)表格。則在填寫組態(tài)菜單時(shí)由用戶自己選定。① 查表的優(yōu)先權(quán)問題
。過熱蒸汽的密度表時(shí)就存在一個(gè)優(yōu)先權(quán)的問題。若先從壓力查起,就稱壓力優(yōu)先;若先從溫度查起,就稱溫度優(yōu)先。而對于飽和蒸汽,若選壓力優(yōu)先;若選溫度補(bǔ)償
,則為溫度優(yōu)先。上述三種情況優(yōu)先關(guān)系,由用戶在填寫菜單時(shí)
,如表3.3所列。表3.3 優(yōu)先權(quán)表
蒸汽溫度 | 蒸汽壓力 | 補(bǔ)償運(yùn)算優(yōu)先 | 項(xiàng)目代碼 | 蒸汽溫度 | 蒸汽壓力 | 補(bǔ)償運(yùn)算優(yōu)先 | 項(xiàng)目代碼 |
測定值 測定值 | 測定值 手動(dòng)設(shè)定值 | 壓力 溫度 | 0 1 | 手動(dòng)設(shè)定值 手動(dòng)設(shè)定值 | 測定值 手動(dòng)測定值 | 壓力 壓力 | 2 3 |
② 蒸汽狀態(tài)判別問題。典型流量演算器具有蒸汽狀態(tài)判別功能
。根據(jù)判別結(jié)果,查不同的密度表。以過熱蒸汽為例,在圖3.8所示的查表示意圖中
圖3.8過熱蒸汽密度查表示意 圖3.9壓力優(yōu)先
③ 飽和蒸汽密度求取方法。如果優(yōu)先欄內(nèi)填入2(壓力優(yōu)先)
如果優(yōu)先欄內(nèi)填入1(溫度優(yōu)先)
,則手動(dòng)設(shè)定壓力一般置22Mpa(密度表中壓力上限),從溫度測定值出發(fā)查飽和壓力。因?yàn)榇藭r(shí)壓力信號取手動(dòng)設(shè)定值,所以判別蒸汽狀態(tài)為“過飽和蒸汽“(如圖3.10所示),查3號表。上面所談的蒸汽密度求取方法
,用戶不一定都要搞清楚,其原因在于用戶只須根據(jù)自己所用的流體參數(shù)選擇合適的補(bǔ)償方法,并在菜單中填入有關(guān)數(shù)據(jù)即可。但是對于飽和蒸汽究竟是采用壓力補(bǔ)償還是溫度補(bǔ)償?shù)故呛苤匾摹?/p>④ 直接查表法
3.1.5 溫度壓力測口位置的合理選擇
實(shí)施流體溫度、壓力補(bǔ)償時(shí)
從流量計(jì)使用現(xiàn)場的實(shí)際情況來看
(1) 孔板流量計(jì)的測溫測壓口位置
①標(biāo)準(zhǔn)中的要求
qm= (3.20)
ε2= (3.21)
式中ε2――節(jié)流件負(fù)端取壓口平面上的流體可膨脹性系數(shù)
ρ2――節(jié)流件負(fù)端取壓口平面上的流體密度
p2――節(jié)流件負(fù)端取壓口平面上的流體壓力,Pa.
假定流體為可壓縮性流體
關(guān)于流體的密度,GB/T2624-1993在4.4條中規(guī)定
該標(biāo)準(zhǔn)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)如流出系數(shù)C和可膨脹性系數(shù)ε,都是根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)處理得到的
至于將取壓口開在節(jié)流裝置前一定距離的管段上測得的壓力比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法測得的壓力差多少
②測溫問題
筆者認(rèn)為,如果流體為處于過熱狀態(tài)的氣體或蒸汽
(2)渦街流量計(jì)測溫測壓口位置 渦街流量計(jì)是利用流體流過旋渦發(fā)生體時(shí)產(chǎn)生的穩(wěn)定旋渦,通過測量其旋渦產(chǎn)生頻率
實(shí)驗(yàn)指出,流過旋渦發(fā)生體的流體不論是液體
實(shí)驗(yàn)同時(shí)指出
若用上游壓力代替下游壓力會引入誤差
例如有一臺YF108型旋渦流量計(jì),用來測量過熱蒸汽流量
,從流量二次表可讀出上游流體壓力 p1=0.9Mpa(表面值)
流體溫度 tf=250℃
瞬時(shí)流量顯示值 qm=3.0t/h
從溫度
、壓力數(shù)據(jù)查表得到流體密度為ρ1=4.3060kg/m3(當(dāng)?shù)卮髿鈮阂?.101325Mpa計(jì)),進(jìn)一步計(jì)算得到此時(shí)體積流量為696.7m3/h,從橫河公司說明書中數(shù)據(jù)可計(jì)算得到管道中流體流速約位48.8m/s,按說明書中提供儀表的壓力損失公式計(jì)算可得Δp=1.1ρv2=0.0113Mpa
令流量計(jì)上游管道內(nèi)的壓力與儀表下游3.5D~7.5D處的壓力相差即為儀表的壓力損失
,則下游壓力為p1-Δp,據(jù)此查得下游流體密度ρ2=4.2554kg/m3,根據(jù)質(zhì)量流量與流體密度的關(guān)系,可計(jì)算由于壓力測點(diǎn)位置選擇不當(dāng)引入的誤差為δqm=
從上面的分析可清楚地看出,流速越高
,由此引入地誤差越大。上一篇:微小流量氣體流量計(jì)