今天我們將對用渦街流量計測量水蒸汽進行探討，以求獲得一種經(jīng)濟適用的測量方法。在化工生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對水蒸汽的流量進行測量。而影響蒸汽流量測量的因素較多。水經(jīng)過加熱蒸發(fā)變成飽和蒸汽，飽和蒸汽的溫度與壓力之間存在著對應關(guān)系。將飽和蒸汽再加熱就成了過熱蒸汽，這時溫度和壓力不再呈一一對應關(guān)系。由于它的溫度高，能滿足生產(chǎn)需要，且在傳輸中不易發(fā)生相變，因此我們在生產(chǎn)中測量的多是過熱蒸汽。
測量過熱蒸汽常用質(zhì)量流量表示，單位為kg/h或t/h。蒸汽的質(zhì)量流量與蒸汽的密度相關(guān)，而密度又受蒸汽的壓力及溫度影響。蒸汽的測量必須跟蹤壓力及溫度的變化，否則帶來很大的測量誤差。為了準確地測量蒸汽流量，必須同時測量蒸汽的溫度和壓力，再換算出蒸汽的密度，從而得到蒸汽的流量。這便是我們所說的溫壓補償，溫壓補償是測量蒸汽質(zhì)量流量不可缺少的環(huán)節(jié)。
流量儀表的選擇
測量蒸汽流量的儀表有多種，我們必須對其經(jīng)濟性和適用性進行權(quán)衡，既要兼顧準確性，又要考慮使用成本和維護成本。測量蒸汽流量的儀表主要有標準孔板、均速管、彎管、浮子式流量計、熱式質(zhì)量流量計等。
zui早人們普遍采用標準孔板來測量蒸汽流量，同時安裝測溫點和測壓點來進行溫壓補償，但其測量過程所需儀表過多，人們嫌麻煩，常常缺少了溫度或壓力補償這個環(huán)節(jié)，造成很大的測量誤差。且用孔板來測量蒸汽，壓力損失較大，運行費用高；導壓管、三組閥及連接頭容易泄漏；且在冬季需對導壓管進行保溫，維護成本高。后來人們采用熱式質(zhì)量流量計測量蒸汽流量，測量精度高，維護成本低，但用熱式質(zhì)量流量計測量蒸汽流量，投入費用高，且不能在溫度高的情況下工作，使用受到限制。
而渦街流量計結(jié)構(gòu)簡單，直接安裝于管道上，壓力損失小，克服了壓力傳輸中的泄露問題，也不需要采取保溫措施；安裝使用方便，測量準確度高，使用成本低，維護工作量小，具有其它流量測量儀表不可比擬的許多優(yōu)點，得到了廣泛的應用。
渦街流量計測量原理及其特點
渦街流量計是根據(jù)卡門渦街原理來進行測量的，液體流過渦街流量計的漩渦發(fā)生體時，產(chǎn)生上下交的兩列旋渦，漩渦的頻率與流體的流速有關(guān)，通過測量漩渦的頻率f就可計算出流體的流速v，流量q=vA，，式中A為流過漩渦發(fā)生體的橫截面積。渦街流量計由于有其它流量測量儀表不可相比的優(yōu)點，得到了廣泛的應用。有取代差壓式流量計的趨勢。
其特點如下：
?。?）結(jié)構(gòu)簡單可靠；
?。?）無須維護，使用成本低；
（3）克服了管路泄漏現(xiàn)象；
?。?）應用范圍廣；
?。?）壓力損失小；
用渦街流量計測量蒸汽流量注意事項
?。?）密度補償問題：
雖然渦街流量計測得的體積流量不受溫度壓力的影響，但實際應有中蒸汽的流量是用質(zhì)量來計量的，因此必須通過溫度壓力補償?shù)玫秸羝拿芏取Ｓ行┕旧a(chǎn)的渦街流量儀表，例如LUGB智能型渦街流量計，可顯示溫度和壓力測量值，智能儀表已將溫度壓力對應的密度表置入內(nèi)存中，通過智能儀表CPU查詢，查得密度，換算后求出質(zhì)量流量。智能型渦街流量計的使用，比差壓式流量計簡單可靠，投入費用和維護費用低，優(yōu)越性很明顯，是大家都樂于采用的方法。
如果所采用的渦街流量計沒有溫壓補償功能，有兩種處理辦法，其一是在渦街流量儀表參數(shù)設(shè)置項設(shè)置好蒸汽的密度，由渦街流量表得出質(zhì)量流量，如E+H的渦街流量計，在參數(shù)設(shè)置項中設(shè)置蒸汽的密度，流量儀表得到質(zhì)量流量；缺點是密度并非實測值，造成測量誤差。如果工況穩(wěn)定，又熟知其工況下的密度，對測量的要求又不高，這不失為一種簡便可行的方法。還有一種辦法是將渦街流量計測出的體積流量，和在同一管道上測得的溫度、壓力輸入到DCS（集散控制系統(tǒng)）系統(tǒng)，由計算機進行處理，得出質(zhì)量流量。工藝操作人員在操作站上看到的是蒸汽的質(zhì)量流量。如果選購新的儀表盡量采用具有自動溫壓補償功能的渦街流量計，如果利用現(xiàn)有渦街流量計測蒸汽的質(zhì)量流量，上述兩種方法未嘗不可。
?。?）渦街流量計也有直管段的要求，一般為前10D，后5D，D為管道直徑。
（3）渦街流量計盡量安裝在遠離振動源和強電磁干擾的地方，如無法避免振動，必須采用減震裝置，減少管道振動對渦街流量計的影響。
（4）蒸汽計量儀表不能安裝在整套管路zui低處，防止冷凝液的積存，造成測量誤差。
?。?）蒸汽干度的問題。測量蒸汽流量常認為蒸汽為完全干燥。但是，蒸汽并非完全干燥，總帶有一定水分，如果不考慮蒸汽干度的影響，測出的流量會有誤差。渦街流量計應該具有設(shè)置蒸汽干度的功能。但在實際工況確定蒸汽的干度也很困難?？梢圆捎玫霓k法就是提高蒸汽流量計入口處的蒸汽品質(zhì)，采取保溫措施，保證蒸汽的過熱度，則能改進渦街流量計的測量精度。
?。?）zui好是采用分離式的渦街流量計，顯示部分安裝在離蒸汽管道較遠的保護箱中，既保護了儀表，又便于操作。如我公司使用的E+H公司生產(chǎn)的渦街流量計測量蒸汽流量，便是采用了分離式的結(jié)構(gòu)。
?。?）渦街流量計的維護。由于渦街流量計長期被高溫、高壓的水蒸汽沖擊，很容易造成旋渦發(fā)生體磨損，電子器件老化等，因此需要經(jīng)常維護和定期檢修。
渦街流量計不足之處
同時渦街流量計也存在以下一定的局限性，需要我們在使用中注意。
?。?）渦街流量計測量蒸汽流量不適用于大口徑管道，建議采用均速管等流量測量儀表。
?。?）渦街流量計對振動較為敏感，在振動較大的管道安裝渦街流量計時，管道要有一定的減震措施，如果不能有效地克服振動，就只能選用其它型號的流量測量儀表，如孔板，彎管流量計等。
?。?）管道中蒸汽的流速一般都比較大。在正常條件下，蒸汽在管道中的流速在40～70m/s之間。有時蒸汽的流速高達100m/s以上也不鮮見。高速的蒸汽對于渦街流量計的漩渦發(fā)生體產(chǎn)生沖擊，造成磨損。使測量結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差。這是渦街流量計的局限性，這與其測量原理有關(guān)，如果蒸汽的沖擊力很大，需要采用其它類型的流量測量儀表。
其實用于測量蒸汽流量的儀表也各有特點，因此，選用合適的儀表，用適當?shù)姆椒ㄟM行水蒸汽流量的測量是一項重要內(nèi)容。以上的詳細了解是為了便于我們在面對眾多的流量計時如何根據(jù)產(chǎn)品本身的特點和性質(zhì)選擇zui適合的。
渦街流量計的正確安裝是保障儀表正常運行的重要環(huán)節(jié)，若安裝不當，輕則影響儀表的使用精度，重則會影響儀表的使用壽命，甚至會損壞儀表。那么對安裝環(huán)境有什么要求：
1．盡可能避開強電設(shè)備、高頻設(shè)備、強開關(guān)電源設(shè)備。儀表的供電電源盡可能與這些設(shè)備分離。
2．避開高溫熱源和輻射源的直接影響。若必須安裝，須有隔熱通風措施。
3．避開高濕環(huán)境和強腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝，須有通風措施。
4．渦街流量儀表應盡量避免安裝在振動較強的管道上。若必須安裝，須在其上下游2D處加設(shè)管道緊固裝置，并加防振墊，加強抗振效果。
5．儀表可以安裝在室內(nèi)，安裝在室外應注意防水，特別注意在電氣接口處應將電纜線彎成U形，避免水順著電纜線進入放大器殼內(nèi)。
6．儀表安裝點周圍應該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護。
渦街流量計安裝的環(huán)境條件如上所述，在之后的安裝之前要注意這些哦。
渦街流量計是虛用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經(jīng)過渦街流量交送器時，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋遇，能渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及能滿發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示:
F=Shr/d
式中: f偽旋禍的釋放頻率，Hz; v為流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度，m/s; d為旋渦發(fā)生體特征寬度，m; Su為斯特羅哈數(shù)。 無量綱，它的數(shù)值范圍為0.14- 0.27. SI懸 雷諾數(shù)的函數(shù)，Si-f( l/Re )
當莆諾數(shù)Re在102 - 105范圍內(nèi)，S值約為02,因此，在割量中，要盡量清足流體的雷諾數(shù)在102- 105，旋禍頻率{= 0.2wd。
由此可知，通過測量能渦頻率就可以計算出直過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v.再由式q=rA可以求出流量q，其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。
這些交替變化的旋滿就形成了一系列交替變化的負壓力，該壓力作用在檢測探頭上，便產(chǎn)生一系列交變電信號，經(jīng)過前置放大器轉(zhuǎn)換、整形、放大處理后，輸出與旋渦同步成正比的脈沖頻率信號或標準信號。
渦街流量計按頻率檢出方式可分為應力式、應變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。
渦街流量計是屬于較為年輕的一類流量計，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計。
1.優(yōu)點
(1)渦街流量計無可動部件，測量元件結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，使用壽命長。
(2)禍街流量計測量范圍寬。量程比一般能達到1:10。
(3)渦街流量計的體積流量不受被測流體的溫度、壓力、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響。一般不需單獨標定。它可以測量液體、氣體或燕汽的流量。
(4)它造成的壓力損失小。
(5)準確度較高，重復性為0.5%，且維護量小。-次元件的流量特性對控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。由于渦街的輸出頻率與流量成線性關(guān)系，當它與調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)器級成一一個控制系統(tǒng)時，相當于一個時滯和時間常數(shù)都小到可忽略的一個滯后環(huán)節(jié)，可視為比例 環(huán)節(jié)，廣義對象的特性完全取決于回路中其他環(huán)節(jié)。對控制系統(tǒng)幾無影響。
2.缺點
(1)渦街流量計工作狀態(tài)F的體積流量不受被測無體溫度、壓力，密度等熱工參數(shù)的影響，但液體或蒸汽的最終測量結(jié)果應是質(zhì)量流量，對于氣體，最終測量結(jié)果應是標準體積流量。質(zhì)量流量或標準體積流量都必須通過流體密度進行換算，必須考慮流體工況變化引起的流體密度變化。
(2)造成流量測量誤差的因素主要有:管道流速不均造成的測量誤差:不能準確確定流體T.況變化時的介質(zhì)密度:將濕飽和蒸汽假設(shè)成F飽和蒸汽進行測量。這些誤差如果不加以限制或消除，渦街流量計的總測量誤差會很大。
(3)抗振性能差。外來振動會使渦街流量計產(chǎn)生測量誤差，甚至不能正常工作。道道流體高流速沖擊會使渦街發(fā)生體的懸臂產(chǎn)生附加振動，使測量精度降低。大管徑影響更為明顯。
(4)對測量臟污介質(zhì)適應性差。渦街流量計的發(fā)生體極易被介質(zhì)臟污或被污物纏繞，改變幾何體尺寸.對測量精度造成極大影響。
(5)直管段要求高。專家指出，渦街流量計直管段一定要保證前40D后20D，才能滿足測量要求。
(6)耐溫性能差。禍街流量計- -般只能測量300C以F介質(zhì)的流體流量。
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