涡街流量计的原理和在饱和蒸汽测量中的应用
用标准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量存在一些不足之处：压力损失较大；导压管、三组阀及连接头容易泄漏；量程范围小，一般为3：1，当流量波动较大时，易造成测量值偏低。而涡街流量计结构简单，涡街变送器直接安装于管道上，克服了管路泄漏现象；另外，涡街流量计的压力损失小，量程范围宽，对饱和蒸汽测量量程比达30：1。因此，涡街流量计越来越受到人们的青睐。
1、涡街流量计的测量原理
涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的。流体在管道中经过涡街流量计时，在三角柱旋涡发生体两侧交替产生规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图图1所示体。
设旋涡的发生频率为f，被测介质流动的平均速度为v，旋涡发生体迎面宽度为d，流量计表体通径为D，根据卡曼涡街原理，有如下关系式：
f=Srv1/d=Srv/md (1)
式中Sr---斯特劳哈尔数，无量钢；
v1---旋涡发生体两侧平均流速，m/s；
m---旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比；
v---流过旋涡发生体的流体的平均速度，m/s。
因此可知，通过测量f就可以计算出v，从而求得管道内的体积流量：
则流量计的仪表系数：
由式（3）可以看出，在仪表的正常工作范围内，即Sr为常数时，仪表系数只与旋涡发生体和表体的几何尺寸有关。
当旋涡在发生体两侧产生时，利用压电传感器测处于流体流向垂直的交变升力变化，将升力的变化转换为电的频率信号，再将频率信号进行放大和整形，输出到流量积算仪，进行累积，显示。
2、涡街流量计在饱和蒸汽测量中的应用
2.1 系统方案
根据饱和蒸汽压力、温度和密度相对应的关系，只需选择压力或温度其中一项来对流量进行补偿计算即可。考虑兰州石化公司炼油装置内的饱和蒸汽管路都较长，压力波动较大，适宜采用压力补偿。
LUB系列涡街流量计防爆等级为ExiaⅡCT2～T4，它必须与已取得防爆合格证的本安关联设备(防爆标志：ExiaⅡC)配套组成本安防爆系统。如图2所示。
2.2 涡街流量计的选型
根据用户提供的所测饱和蒸汽的压力(温度)、流量范围、管道直径等参数，选择相应规格的LUB系列涡街流量计。所测饱和蒸汽的流量范围应处于所选流量计的测量范围内，并*好处于流量计的*佳工作范围，即流量计量程的50%～67%处。对于管道直径与流量计内径不一致的，可采取缩径或扩管的方法。
2.3 压力补偿用压力变送器的选型
根据用户提供的所测饱和蒸汽的压力及压力波动范围，选择适当量程的压力变送器。
2.4 流量积算仪的参数设置
笔者选用的FC20系列流量积算仪提供了12种流量补偿算法，基本可满足各种测量介质的流量补偿计算，可显示瞬时流量和累积流量等参数，并且可输出标准模拟信号供控制和记录，还提供标准工业RS-485串行通讯接口。
要使用流量积算仪的饱和蒸汽的压力补偿算法，就需要先进入流量积算仪的参数设置状态，选择饱和蒸汽压力补偿模式，设置流量单位为千克每小时，流量输入模式为频率信号，压力输入模式为4～20mA，然后输入K值以及压力上下限值。
2.5 安装
a)涡街流量计应尽量安装在远离振动源和电磁干扰较强的地方，当管道较长或有可能发生振动时，必须采用加装管道支撑物等减振方法，减少管道受振动的影响。
b)涡街流量计对安装点上下游直管段的*小长度要求根据现场情况各不相同，如图3所示。
c)涡街流量计对安装点上下游配管的直径偏差和同轴度等有相应要求，配管内径d与仪表的通径D相同，满足0.95D≤d≤1.1D；配管与流量计同心，同轴偏差应不大于0.05D；流量计与法兰之间的密封垫不能凸入管道内，其内径可比流量计内径略大。
d)压力变送器的安装位置应在表前1D处。
e)流量积算仪安装在控制室。
3、结束语
涡街流量计在使用后克服了孔板流量计的诸多不足，对饱和蒸汽的测量更准确、更稳定，维护方便。但值得注意的是，测量饱和蒸汽的流体流速不得低于5m/s，否则，流量计量值偏低。
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