蒸汽测量领域中涡街流量计和孔板流量计的比较

蒸汽测量领域中涡街流量计和孔板流量计一直是选用*多的仪表，孔板流量计是应用*早、使用*广的流量仪表， 经过长期的发展，孔板流量计已经实现了标准，可以不经过实流标定就确定其测量不确定度，结构简单，易于复制，通用性强，价格低廉，获得了相当广泛的应用。缺点是线性差，量程比（范围度）小，重复性不高，准确度因受诸多因素影响也不高，压损较大，现场安装条件高，要求的上游直管过长（一般至少10D—20D），由于使用条件下易积污和易被磨损，所以流出系数也不稳定。目前，通过使用智能型宽量程差压变送器、智能通讯协议以及采用流量计算机实施对流出系数、可膨胀性系数、流体密度进行计算，流量范围有了较大的扩展。

涡街流量计现在使用*多的是应力式涡街流量计，其于20世纪70年代末期研制成功，是利用压电元件的压电效应和T形发生体实现流量侧试。常用的压电材料分为压电晶体和压电陶瓷两大类，由于压电陶瓷具有压电系数大、工艺简单、价格便宜等优点，它把传感器受到的力以应力形式作用在压电晶体元件上，转换成交变的电荷信号，经电荷放大、滤波、整形后得到旋涡频率信号。压电传感器响应快、信号强、工艺性好、制造成本低、与测量介质不接触、可靠性高。仪表的工作温度范围宽，现场适应性强，可靠性较高，它是目前涡街流量计的主要产品类型。其主要缺点是它对管道振动较敏感，测量对象有较强的振动时*好不用，另外电磁干扰对它也有影响，须做好电磁屏蔽。

饱和蒸汽流量测量在80年代人们普遍采用标准孔板流量计，但从流量仪表发展状况来看，孔板流量计尽管其历史悠久、应用范围广；人们对它的研究也*充分，试验数据*完善，但用标准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量，它仍存在一些不足之处：其一，压力损失较大；其二，导压管、三组阀及连接接头容易泄漏；其三，量程范围小，一般为3比1，对流量波动较大易造成测量值偏低。而涡街流量计具有结构简单，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较小，量程范围宽，对饱和蒸汽测量量程比可达30比1。因此，随着涡街流量计测量技术的成熟，涡街流量计的使用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变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，可用下式表示：

f=Stv/d

式中：f为旋涡的释放频率，Hz；v为流过旋涡发生体的流体平均速度，m/s；d为旋涡发生体特征宽度，m；St为斯特罗哈数，无量纲，它的数值范围为0.14～0.27。St是雷诺数的函数，St=f(1/Re)。

当雷诺数Re在102～10^5范围内，St值约为0.2，因此，在测量中，要尽量满足流体的雷诺数在102～10^5，旋涡频率f=0.2v/d。

由此可知，通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中，A为流体流过旋涡发生体的截面积。

当旋涡在发生体两侧产生时，利用压电传感器测出与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，输出到二次仪表，进行累积、显示。

2、涡街流量计的应用

2.1 涡街流量计的选择

2.1.1 涡街流量变送器的选择

我公司在饱和蒸汽测量中采用合肥仪表总厂生产的VA型压电式涡街流量变送器，由于涡街流量计量程范围宽，因此，在实际应用中，一般主要考虑测量饱和蒸汽的流量不得低于涡街流量计的下限，也就是说必须满足流体流速不得低于5m/s。根据用汽量的大小选用不同口径的涡街流量变送器，而不能以现有的工艺管道口径来选择变送器口径。

2.1.2 压力补偿压力变送器的选择

由于饱和蒸汽管路长，压力波动较大，必须采用压力补偿，考虑到压力、温度及密度的对应关系，测量中只采用压力补偿即可，由于我公司管道饱和蒸汽压力在0.3～0.7MPa范围，压力变送器的量程选择1MPa即可。

2.1.3 显示仪表选择

显示仪表智能流量显示仪，具有温压补偿、瞬时流量显示和累积流量积算功能。

2.2 涡街流量计的参数设定

2.2.1 仪表系统的设定，合肥仪表总厂需设定的仪表系数K可用下式表示：

K=1000/K0

式中：K0为涡街发生体在出厂时标定的仪表常数，L/脉冲；K的单位为脉冲数/m3。

2.2.2 压力补偿压力变送器的量程设定。

2.2.3 压力、流量报警上限设定。

2.3 涡街流量计的安装

2.3.1 涡街流量计尽量安装在远离振动源和电磁干扰较强的地方，振动存在的地方必须采用减振装置，减少管道受振动的影响。

2.3.2 直管段的配置，前后直管段要满足涡街流量计的要求，所配管道内径也必须和涡街流量变送器内径一致。

2.4 涡街流量计使用注意事项

尽量减少管道内汽锤对涡街发生体的冲击。振动较大而又无法消除时，不宜采用涡街流量计。

3、结束语

涡街流量计在我公司投入使用后，克服了原孔板流量计诸多不足，对饱和蒸汽的测量更准确、更稳定，维护又方便，但值得注意的是测量饱和蒸汽流体流速不得低于5m/s，否则，流量计量值会偏低。