渦街流量表在蒸汽計量中的應(yīng)用
一．概述：
LS-LUG型渦街流量傳感器是孔板流量計最理想的替代產(chǎn)品.渦街流量計" title="渦街流量計">渦街流量計是基于卡門渦街原理而研制成功的一種具有國際先進水平的新型流量計，由于它具有其它流量計不可兼得的優(yōu)點，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：
1.結(jié)構(gòu)簡單而牢固，無可動部件，可靠性高，長期運行十分可靠。
2·安裝簡單，維護十分方便。不象差壓式流量計那樣再另裝導壓管和固定支架，即節(jié)省了安裝費用，又減少了故障點，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1：10，最高可達1：20。這一點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，運行費用低，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)" title="雷諾數(shù)">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--分別為標準狀態(tài)下(0oC或20oC，101.325kPa)和工況下的體積流量，m3/h；
Pn，P--分別為標準狀態(tài)下和工況下的絕對壓力，Pa；
Tn，T--分別為標準狀態(tài)下和工況下的熱力學溫度，K；
Zn，Z--分別為標準狀態(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，防爆等級及材質(zhì)，結(jié)構(gòu)方式，以保證儀表能運行在最佳狀態(tài)。對于蒸汽的計量選擇合適的渦街流量表，我認為主要按以下步驟進行：
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：最大流量和最小流量。
3.了解介質(zhì)的最高、常用、最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最接近的流量表.(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.最后根據(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" title="直管段">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的地方.
4.所測介質(zhì)溫度不能過高，最高不能高于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，在流量計下游5-10D處取測溫" title="測溫">測溫點，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：
(1).管道內(nèi)徑盡量與傳感器通徑一致。
(2)。電焊焊接法蘭時，不應(yīng)帶表焊接。
(3)。安裝時注意傳感器流向標志指向介質(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，還不夠標準，我們期待，隨著技術(shù)的不斷進步，國產(chǎn)渦街流量表能夠越來越規(guī)范，測量精度" title="測量精度">測量精度越來越高，更加方便我們用戶的使用。
