渦街流量表在蒸汽計量中的應(yīng)用
　　
　　一．概述：
　　
　　SDLUGB型渦街流量傳感器是孔板流量計的替代產(chǎn)品.渦街流量計是基于卡門渦街原理而研制成功的一種具有先進(jìn)水平的新型流量計，由于它具有其它流量計不可兼得的優(yōu)點(diǎn)，自七十年代以來得到了迅速發(fā)展，據(jù)有關(guān)資料顯示，現(xiàn)在日本、歐美等發(fā)達(dá)國家使用渦街流量計的比例大幅度上升，已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，將在未來流量儀表中占主導(dǎo)地位.SDLUGB型渦街流量傳感器適用測量過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體、水和液體的質(zhì)量流量和體積流量.
　　
　　二.渦街流量表在蒸汽計量中的優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　1.結(jié)構(gòu)簡單而牢固，無可動部件，可靠性高，長期運(yùn)行十分可靠。
　　
　　2·安裝簡單，維護(hù)十分方便。不象差壓式流量計那樣再另裝導(dǎo)壓管和固定支架，即節(jié)省了安裝費(fèi)用，又減少了故障點(diǎn)，還不用采取保溫措施。
　　
　　3.檢測傳感器不直接接觸被測介質(zhì)，性能穩(wěn)定，壽命長。（針對于內(nèi)藏式）
　　
　　4.輸出是與流量成正比的脈沖信號，無零點(diǎn)漂移，精度高。也可根據(jù)需要使其輸出4-20MA信號。
　　
　　5.測量范圍寬，量程比可達(dá)1：10，zui高可達(dá)1：20。這一點(diǎn)對一些用汽很不平衡的用戶的蒸汽計量很有作用。
　　
　　6.壓力損失較小，運(yùn)行費(fèi)用低，更具節(jié)能意義。（相對于差壓流量計）.
　　
　　三.工作原理：
　　
　　在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖1所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)來流的平均速度為U，旋渦發(fā)生體迎面寬度為d，表體通徑為D，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式
　　
　　f=SrU1/d=SrU/md（1）
　　
　　式中U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速，m/s；
　　
　　Sr--斯特勞哈爾數(shù)；
　　
　　m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比
　　
　　管道內(nèi)體積流量qv為
　　
　　qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr（2）
　　
　　K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1（3）
　　
　　式中K--流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。
　　
　　K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時，渦街流量表的流量計算式為
　　
　　式中qVn，qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；
　　
　　Pn，P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa；
　　
　　Tn，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K；
　　
　　Zn，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
　　
　　由上式可見，渦街流量表輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。
　　
　　四．儀表的選型：
　　
　　儀表的正確選型是儀表正常使用的關(guān)鍵，實(shí)際應(yīng)用中，太多的故障是由于儀表的選型不合理造成的，詳細(xì)了解現(xiàn)場應(yīng)用的工況條件及介質(zhì)參數(shù)，選擇合適的壓力，溫度，防護(hù)，防爆等級及材質(zhì)，結(jié)構(gòu)方式，以保證儀表能運(yùn)行在*狀態(tài)。對于蒸汽的計量選擇合適的渦街流量表，我認(rèn)為主要按以下步驟進(jìn)行：
　　
　　1.首先了解所測量的工作介質(zhì)，是飽和蒸汽還是過熱蒸汽。
　　
　　2.確定流量的使用范圍：zui大流量和zui小流量。
　　
　　3.了解介質(zhì)的zui高、常用、zui低工作壓力和工作溫度；（對于飽和蒸汽，只需知道壓力或溫度即可）
　　
　　4.查表得出工作狀態(tài)下的密度。
　　
　　5.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，對于飽和蒸汽,我們可以從該表的說明書中的飽和蒸汽的流量范圍表中查找出zui接近的流量表.（過熱蒸汽可依據(jù)相應(yīng)的密度從飽和蒸汽流量表中查的）
　　
　　6.zui后根據(jù)現(xiàn)場的工作環(huán)境選擇是使用一體式的還是分離式的。（例如介質(zhì)溫度較高）
　　
　　五．局限性分析：
　　
　　1.對直管段的要求較高，一般起碼要求前直管段在15D左右，后直管段在5D左右。
　　
　　2.蒸汽的水擊容易造成探頭及旋渦發(fā)生體的損傷。
　　
　　3.不適合安裝在管線振動較大或干擾較強(qiáng)的地方.
　　
　　4.所測介質(zhì)溫度不能過高，zui高不能高于400度。
　　
　　5.現(xiàn)在大管徑的流量表穩(wěn)定性欠佳（大于DN250MM）
　　
　　六．安裝：
　　
　　1.渦街流量表屬于對管道流速分布畸變、旋轉(zhuǎn)流和流動脈動等敏感的流量計，因此，對現(xiàn)場管道安裝條件應(yīng)充分重視，遵照生產(chǎn)廠使用說明書的要求執(zhí)行。
　　
　　2.減小振動對渦街流量表的影響應(yīng)該作為渦街流量表現(xiàn)場安裝的一個突出問題來關(guān)注。首先在選擇傳感器安裝場所時盡量注意避開振動源。其次采用彈性軟管連接在小口徑中可以考慮。第三，加裝管道支撐物是有效的減振方法，
　　
　　3.在渦街流量表上游2-10D處取測壓點(diǎn)，在流量計下游5-10D處取測溫點(diǎn)，測溫元件應(yīng)探入管道內(nèi)部且迎向流體方向。
　　
　　4.儀表在管道上安裝時必須遵循下面的規(guī)則：
　　
　?。?）.管道內(nèi)徑盡量與傳感器通徑一致。
　　
　?。?）。電焊焊接法蘭時，不應(yīng)帶表焊接。
　　
　?。?）。安裝時注意傳感器流向標(biāo)志指向介質(zhì)的流動方向。
　　
　　總之，經(jīng)過幾年的使用，我們發(fā)現(xiàn)渦街流量計非常適合外供熱用戶的蒸汽計量，同時也得到了廣大用戶的肯定，但是，現(xiàn)在的我們國產(chǎn)的渦街流量表還不夠規(guī)范，還不夠標(biāo)準(zhǔn)，我們期待，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，國產(chǎn)渦街流量表能夠越來越規(guī)范，測量精度越來越高，更加方便我們用戶的使用。