减压阀振荡对涡街流量计的影响

　　0　引言

　　涡街流量计现在已经得到广泛应用,尤其是在蒸汽和中低压气体的流量测量方面,占有重要地位。这是因为它具有精确度较高、范围度较宽、线性分度、无零点漂移,而且结构简单、牢固、安装维护方便等特点。与此同时,它也存在耐振性较差、脉动流影响严重、抗干扰能力弱等局限性[1],这就吸引着人们对它进行研究,取其所长,避其所短。

　　涡街流量计与调节阀(减压阀)安装设计在同一根管道上,两者经常容易碰到。如图1所示,来自锅炉房或热力公司的外来蒸汽,在测量流量后经稳压阀(或减压阀),进入分配器,供各用汽设备使用。在流量调节系统中,流量计与调节阀直接连接,如图2所示。

　　从仪表的实际运行情况来看,调节阀(或减压阀)在运行中出现振荡的情况也时有发生。有的是在某些时段出现振荡;有的是在某一些开度出现振荡,而产生振荡的原因更是复杂多样。

　　按照引起振荡的原因分类,大致有以下几种原因[2-3]:

　　①阀芯存在不平衡力,而阀门又在小开度条件下工作,从而引起振荡,有时甚至发出啸叫;

　　②调节系统参数整定不当,引起系统等幅振荡,调节阀也振荡不停;

　　③调节阀的阀芯存在干摩擦,从而导致系统振荡;

　　④由于觉察不到的原因而引起的难以觉察的振荡。

　　振荡的幅值和振荡频率也有很大差异,但总的来说,振荡都会引起流动脉动,进而改变涡街流量计的输出。

　　1　阀门振荡对涡街流量计的影响

　　涡街流量计是最容易受流动脉动伤害的流量计之一。流动脉动从发生源经流体向下游或上游传递到涡街流量计,并作用在其传感器上,导致传感器输出脉冲数量额外增加,更严重的是涡街流量计还会出现一种“锁定”现象[4]。

　　1. 1　脉动频率的影响

　　在分析流动脉动对涡街流量计影响时,脉动频率是重要参数,起决定性作用的是脉动频率fP与旋涡剥离频率fv的比值。当此比值较小时,具有近似的稳定流特性,旋涡剥离频率随流速变化,斯特罗哈尔数或校准常数不变。当脉动频率与旋涡剥离频率的比值较大时,就出现一种强烈的趋势,即旋涡剥离周期被“锁定”,即与脉动周期相同(fv=fP)或是脉动周期的一半()。在锁定条件下,流量计输出停顿,流量指示误差可高达±80%。当脉动频率大大高于旋涡剥离频率时,无明显的锁定现象,但斯特罗哈尔数发生变化,造成稳定流校准数据明显偏离,达到10^-1的数量级。

　　流速脉动幅值U′rms/U的试验数据表明,此幅值不能超过20%。其中,U′rms为流速脉动均方根值;U为轴向流速。脉动频率的限定是指在最低流速时,脉动频率应小于旋涡剥离频率的25%[2]。