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一、存在問題

  用來(lái)測(cè)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？

據(jù)用戶所述，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)，減壓與測(cè)量系統(tǒng)圖如下3.16所示。

該系統(tǒng)投運(yùn)后最初幾年，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(dòng)。后半夜收工后，流量減為0.2t/h左右。典型的歷史曲線如圖3.17所示。

可是自從停車小修之后，情況發(fā)生了變化。其中，開工期間的流量變化范圍并無(wú)異樣，而停工期間的流量示值卻大幅度升高，甚至比開工期間的最大流量還要大。典型的歷史曲線如圖3.18所示。因此，用戶特地在收工期間進(jìn)行檢查。

二、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3.16中閥門V5的位置聽管道中流體流動(dòng)的聲音，噪聲很大，在場(chǎng)人員推算，管內(nèi)流體流速很高?？墒琼樦苈啡ゲ?，沿途無(wú)任何泄漏，也無(wú)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3.16中的 V₅前積累，使得蒸汽通過(guò)水層時(shí)，出現(xiàn)鼓泡，導(dǎo)致流量脈動(dòng)?？墒?，打開閥門 V₇，并無(wú)積水的證據(jù)。

在一籌莫展的情況下，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(guò)閥門V₃對(duì)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。后來(lái)，維修人員更換了減壓閥的金屬膜片，最終處理了故障。

三、討論

(1)啟示

①一臺(tái)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(duì)流量測(cè)量可能存在的影響。

②一臺(tái)減壓閥在開度大的時(shí)候可能對(duì)流量測(cè)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(dòng)，閥芯存在明顯的抖動(dòng)，是否發(fā)出振蕩叫聲，但即使無(wú)振動(dòng)、無(wú)抖動(dòng)、也無(wú)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(duì)渦街流量計(jì)產(chǎn)生干擾，最可靠和簡(jiǎn)單的辦法是跳開減壓閥，改由旁通閥控制。

④減壓閥振(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(dòng)脈動(dòng)，干擾渦街流量傳感器的工作。

⑤解決減壓閥振蕩方法是對(duì)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(dòng)脈動(dòng)的發(fā)生

本實(shí)例中，渦街流量計(jì)示值陡增十多倍是由流動(dòng)脈動(dòng)引起的，而流動(dòng)脈動(dòng)是由于減壓閥振蕩引起的。

流動(dòng)脈動(dòng)常見于工業(yè)管流，它可能由旋轉(zhuǎn)式或往復(fù)式原動(dòng)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(guò)頻率產(chǎn)生小的脈動(dòng)。有的容積式流量計(jì)也能產(chǎn)生脈動(dòng)。振動(dòng)引起的共振，管道運(yùn)行和控制系統(tǒng)的振蕩，閥門“獵振”、管道配件、閥門或旋轉(zhuǎn)機(jī)械引起的流動(dòng)分離，也是流動(dòng)脈動(dòng)可能的來(lái)源。流動(dòng)脈動(dòng)還可能由流量系統(tǒng)和多相流引起的流體動(dòng)力學(xué)振蕩所引發(fā)。例如流體流過(guò)測(cè)溫保護(hù)管，如同流過(guò)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(chǎng)儀表指示往往看不出工業(yè)管流中脈動(dòng)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(dòng)脈動(dòng)可能是存在的。脈動(dòng)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(dòng)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(dòng)源到流量計(jì)的距離增大能使脈動(dòng)衰減，幅值變小?？梢酝ㄟ^(guò)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(cè)不到脈動(dòng)幅值。

(3)流動(dòng)脈動(dòng)對(duì)渦街流量計(jì)的影響

在分析流動(dòng)脈動(dòng)對(duì)渦街流量計(jì)影響時(shí)，脈動(dòng)頻率也是重要參數(shù)。起決定性作用的是脈動(dòng)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。

(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(duì)渦街流量計(jì)的影響。

②渦街流量計(jì)是最容易受流動(dòng)脈動(dòng)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閥（減壓閥）對(duì)渦街流量計(jì)產(chǎn)生影響的較直接的方法。在最終無(wú)法根除振蕩的情況下，也可在流量計(jì)與干擾源之間增設(shè)阻尼器，阻斷流動(dòng)脈動(dòng)的傳遞。