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存在問題
用來測量蒸汽流量的渦街流量計(jì)為何在收工期間示值陡增十多倍?
該實(shí)例所述之事發(fā)生在上海的一幢88層大廈。大廈所屬鍋爐房經(jīng)分配器向洗衣房供汽。
因蒸汽壓力太高，所以中間設(shè)置一個(gè)直接作用式減壓系統(tǒng)，減壓閥為英國產(chǎn)的世界產(chǎn)品，流量計(jì)為日本渦街流量計(jì)。減壓與測量系統(tǒng)圖如圖所示
該系統(tǒng)投運(yùn)后的zui初幾年，運(yùn)行一直良好。白天和上半夜，洗衣房開工，蒸汽流量在1.0~2.5t/h之間波動。后半夜收工后，流量減為0.2t/h左右。典型的歷史曲線如圖所示。
可是1月的一次停車小修之后，情況發(fā)生了變化。其中，開工期間的流量變化范圍并無異樣，而停工期間的流量示值卻大幅度升高，甚至比開工期間的zui大流量還要大。典型的歷史曲線如下圖所示。因此，有關(guān)人員特地在收工期間進(jìn)行檢查。
檢查與分析
先是檢查渦街流量計(jì)的零點(diǎn)。然而，關(guān)掉切斷閥后，流量計(jì)指零。
其次懷疑渦街流量計(jì)損壞。然后，將渦街流量計(jì)拆下放在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上校驗(yàn)，一切正常，指標(biāo)合格。
在停工期間，檢查人員靠近圖5.1中的閥門V5的位置聽管道中流體流動的聲音，噪聲很大，在場人員推算，管內(nèi)流體流速很高。可是順著管路去查，沿途無任何泄漏，也無疏水器漏汽的跡象。
有人懷疑疏水器損壞，以致在停工期間流量太小，飽和蒸汽帶入減壓系統(tǒng)的凝結(jié)水有可能在圖5.1中的V5前積累，使得蒸汽通過水層時(shí)，出現(xiàn)鼓泡，導(dǎo)致流量脈動。可是，打開閥門V7，并無積水的證據(jù)。
在*莫展的情況下，開始懷疑減壓閥，因?yàn)椴徽摿髁看笈c小，減壓閥后的壓力總是穩(wěn)定在0.4MPa，所以，人們一直認(rèn)為它是好的，沒有懷疑的必要。
于是，通過閥門V3對出口壓力進(jìn)行控制，而將閥門V2逐步關(guān)小，直至關(guān)死。
待切換完畢，流量示值跌到0. 2t/h以下，從而真相大白0后來，維修人員更換了減壓閥的金屬膜片，zui終處理了故障。
討論
(1)啟示
①一臺減壓閥能將出口壓力(或進(jìn)口壓力)穩(wěn)定地控制在規(guī)定值，從而完成其主要任務(wù)，但不能因此而忽視其對流量測量可能存在的影響。
②一臺減壓閥在開度大的時(shí)候可能對流量測量不存在影響，但不能因此斷定在開度小的時(shí)候也不存在影響，因?yàn)殚y門前后的壓差不同、開度不同、管網(wǎng)的配置不同等都可能影響減壓閥的穩(wěn)定性。
③減壓閥是否振蕩。通常觀察它是否存在明顯的振動，閥芯存在明顯的抖動，是否發(fā)出振蕩叫聲，但即使無振動、無抖動、也無叫聲，也不能作出不振蕩的判斷。
檢驗(yàn)減壓閥是否振蕩并對渦街流量計(jì)產(chǎn)生干擾，zui可靠和簡單的辦法是跳開減壓閥，改由旁通閥控制。
④減壓閥振蕩(或僅在某一開度存在振蕩現(xiàn)象)導(dǎo)致渦街流量計(jì)示值偏高，是由于振蕩引起流動脈動，干擾渦街流量傳感器的工作。
⑤解決減壓閥振蕩的方法是對減壓閥進(jìn)行維修或改善其工作條件，使振蕩條件不成立。
(2)流動脈動的發(fā)生
本例中，渦街流量計(jì)示值陡增十多倍是由流動脈動引起的，而流動脈動是由于減壓閥振蕩引起的。
在ISO 3313中，列舉了脈動流發(fā)生的原因。
流動脈動常見于工業(yè)管流，它可能由旋轉(zhuǎn)式或往復(fù)式原動機(jī)、壓氣機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵產(chǎn)生，帶翼的旋轉(zhuǎn)機(jī)械也能以葉片通過頻率產(chǎn)生小的脈動。有的容積式流量計(jì)也能產(chǎn)生脈動。振動引起的共振，管道運(yùn)行和控制系統(tǒng)的振蕩，閥門“獵振”(hunting)、管道配件、閥門或旋轉(zhuǎn)機(jī)械引起的流動分離，也是流動脈動可能的來源。流動脈動還可能由流量系統(tǒng)和多相流引起的流體動力學(xué)振蕩所引發(fā)。例如流體流過測溫保護(hù)管，如同流過渦街流量計(jì)的旋渦發(fā)生體而產(chǎn)生渦列;在三通連接的流路中，自激引起流體振蕩等。
從現(xiàn)場儀表指示往往看不出工業(yè)管流中脈動的存在，這是因?yàn)槠匠Ｊ褂玫牧髁坑?jì)、壓力計(jì)響應(yīng)較慢，而且設(shè)有阻尼，但事實(shí)上，流動脈動可能是存在的。脈動還可以從上游傳遞到下游，也可以從下游回溯到上游，所以脈動源可能在流量計(jì)的上游影響其示值，也可能在流量計(jì)的下游影響其示值。然而從脈動源到流量計(jì)的距離增大能使脈動衰減，幅值變小.可以通過可壓縮性效應(yīng)(包括氣體和液體)，使之衰減到在流量計(jì)安裝地點(diǎn)探測不到脈動幅值。
流動脈動頻率范圍從若干分之一赫到數(shù)百赫，脈動幅值從平均流量的百分之幾到百分之一百甚至更大，都是可能的。在脈動幅值小的時(shí)候，往往難以區(qū)別脈動流和紊流。
(3)流動脈動對渦街流量計(jì)的影響
在分析流動脈動對渦街流量計(jì)影響時(shí)，脈動頻率也是重要參數(shù)。起決定性作用的是脈動頻率與旋渦剝離頻率之比值，當(dāng)此比值較小時(shí)，具有近似的穩(wěn)定流特性，旋渦剝離頻率隨流速變化，斯特羅哈爾數(shù)或校準(zhǔn)常數(shù)不變(詳見5.3節(jié))。
(4)結(jié)論
①在渦街流量計(jì)與控制閥(減壓閥)串聯(lián)安裝在同一根管道的情況下，要特別留心控制閥可能存在振蕩及振蕩對渦街流量計(jì)的影響。
②渦街流量計(jì)是zui容易受流動脈動傷害的流量計(jì)之一。
③破壞振蕩的條件、消除振蕩是消除控制闊(減壓閥)對渦街流量計(jì)產(chǎn)生影響的較直接的方法。在zui終無法*振蕩的情況下，也可在流量計(jì)與干擾源之間增設(shè)阻尼器，阻斷流動脈動的傳遞。
相關(guān)產(chǎn)品介紹：插入式渦街流量計(jì) 渦街流量計(jì)
