在蒸汽测量中旋涡流量计和孔板流量计的比较

随着杭钢节能降耗工作的不断推进，蒸汽计量的重要性越来越引起各部门的重视。蒸汽发生量及用量的准确检测，对于供需双方的计量结算以及全公司蒸汽数据的平衡是至关重要的，而选用合适的蒸汽流量计是保证计量准确的前提。

1、蒸汽计量现状

公司蒸汽计量的检测一直沿用十多年前的方法，即对直径在100mm以上的蒸汽管道采用孔板作为节流装置，取得差压信号后，由差压变送器变换为4～20mA的标准电流信号，再将标准信号送至能源集控计算机处理后产生计量数据;对直径在100mm以下(含)的蒸汽管道，则将旋翼式流量计安装在管道上进行直接读数计量，该方式的本质仍为节流差压法测量。

2、旋涡式流量计的工作原理

旋涡流量计的工作是应用了卡曼流体震荡原理。如果封闭管道内一个三角柱物体的正面受到流体的冲击，那么在这三角柱物体的两侧会产生两列交替排列的涡流。当流体的流速达到一定的雷诺数时，这种交替涡流的频率与流体的流速成正比。通过对频率的测量可以得出流体的流速，从而得出对应的流体流量。

3、旋涡流量计和孔板的比较

节流差压式蒸汽流量装置结构简单，性能较稳定，使用寿命也较长。其缺点是，测量精度不高，重复性差，量程比窄，现场安装时对孔板前后的直管段长度要求较高，使用一段时间后如需清洗，只有等到停汽时才能进行，*大的缺点是带给管道内流体的压损较大。而旋涡流量计具有各种规格，能适用于现场工艺计量，主要特点是智能化、多功能、微功耗、量程比宽，能够就地显示。当蒸汽管道的直径较大而流量较小时，利用文氏管的原理设计同样能获得准确的测量。遇有管道震动等外界干扰时，能利用流量积算部分的小信号切除功能消除外部的干扰。

孔板的流量计算公式为：

式中，qf为工况下的体积流量(m3/s)；c为流出系数；β=d/D，d为工况下孔板内径(mm)，D为工况下上游管道内径（mm）。ε为可膨胀系数；△p为孔板前后的差压值(Pa)；ρ1为工况下流体的密度（kg/m3）。从上式可以看出，如果使用环境与孔板计算一致，那么孔板的测量精度是有保障的。但实际使用中随着使用时向的延长，孔板流量计的磨损是不可避免的。这就导致孔板使用时与计算时采用的数据d、D发生了变化，从而影响测量的精度和稳定性。

旋涡流量计的流量公式为

式中，qf为工况下的体积流量(m3/s)；D为表体通径；M为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面积之比；d为旋涡发生体迎流面宽度（mm）；f为旋涡的发生频率(Hz)；Sr为斯特劳哈尔数。从上式可以看出，旋涡流量计也有缺点，即随着使用时间的延长，管道内的积垢使参数d发生变化，从而影响到测量精度。但由于旋涡流量计的安装较孔板方便，故可间隔二年左右将旋涡流量计拆下进行重新标定，以此来保证它的测量精度。

4、旋涡式流量计的使用

在寒冷的冬季，经常发生蒸汽孔板导压管积液冰冻而影响蒸汽计量，严重时甚至涨坏差压变送器的膜盒。因此，2002年公司在管径100mm的蒸汽管上开始尝试使用旋涡式流量计。使用结果证明，当管道中的蒸汽用量很小时仍能正确计量，但要防止管道震动频率与流量计信号频率无法区分情况的发生，否则将严重影响测量的准确度。

5、结语

在蒸汽的计量中，从计量精度上来说，旋涡式流量计比节流差压式流量计所受的外界影响要小，带给管道中蒸汽的压损要远远小于孔板，且不论蒸汽用量的大小均能在表计上得到反映，同时*大地减小了日常维护量。但在大口径蒸汽管道上的使用还有待进一步的使用验证。