温度、压力自动补偿是蒸汽准确计量的保证

涡街流量计具有安装方便，测量范围宽，精度高，重复性好，维修简便等特点，广泛应用于蒸汽流量计量。基于涡街流量计的测量原理和蒸汽的特有性质，要实现准确计量，特别是对于贸易结算的表计，实际使用中还需注意以下问题。

1、流量计合理选型和安装是蒸汽准确计量的前提

1.1流量计选型

原则是以流量选口径，但要满足以下两个条件。

1.1.1管道雷诺数的要求

涡街流量计是通过检测流体经过旋涡发生体处产生的旋涡数（即旋涡频率）而求得一段时间间隔内流过的流体总量，如下式所示。

式中f---旋涡频率，Hz

St---斯特罗哈常数

V---管道中流体的速度，m/s

d---发生体柱宽，mm

D---管道内径，mm

当雷诺数Re在2×104~7×106之间时，式中斯特罗哈尔数St基本为一常数，流量计获得的频率与流体的流速成正比关系，这是仪表的正常工作范围，超出这一范围，流量计的测量精度就会降低。当Re＜5000时为测量死区。

1.1.2蒸汽在管道流速的要求

由于涡街流量计是通过测量旋涡的释放频率达到测量流量目的的，所以流体的流速应有限制，不同的口径有不同的流速要求。一般型涡街流量计测量的技术指标是，管道通径为DN15～300mm时，测量蒸汽的*大流速为80m/s（选型时常按*大流速的0.8选取）。流速过大易产生啸叫，并容易使涡街的传感器损坏。流速的下限要求是，保证测量的精度，当管道通径为DN15~100mm时，*小流速一般取3m/s或雷诺数为20000时的流速的较大值；当管道通径为DN150~300mm时，一般取3m/s或雷诺数为40000时的流速的较大值。

1.2流量计安装

原则是保证直管段，避开振动源及电磁干扰。直管段具有整流的作用，保持一定的直管段就是保持蒸汽的在管道的流动状态。

1.2.1测压口位置的安装选择

在贸易结算时一般按蒸汽的质量进行结算，要将蒸汽的体积流量换算成质量流量，必不可少的是测量出旋涡发生体处蒸汽静压力，此处静压力由于流速较高，比涡街流量计上游管道内蒸汽压力低一些。

若在此处准确地测量静压力，由于多种原因有一定困难。但在流量计下游一定距离的管道上，测量到能与发生体后面传感器处的静压相等或接近的静压，是一个可行的方法，也符合GB/T2624-1993标准中4.4.1条规定“流体的静压应在上游或下游取压口平面处测得”。一般合适的距离为从流量计下游法兰算起2~7倍管道内径。

1.2.2测温口位置的安装选择

GB/T2624-1993标准中规定“流体温度*好在节流件下游测得”，“如温度计插孔或套管位于下游，它与节流件之间的距离等于或大于5D”。测温口一般位于测压口下游的1~2倍管道内径处。

2、温度、压力自动补偿是蒸汽准确计量的保证

贸易结算中，蒸汽是按质量流量mQ计量的。对于涡街流量计来说，实际测得是体积流量Qv，再经过计算而得到质量流量，即：

ρi=Qmi*Qvi

式中

Qmi---单位时间的蒸汽质量流量，kg

Qvi---单位时间的蒸汽体积流量，m3

ρi---单位时间的蒸汽密度，kg/m3，与蒸汽的温度、压力有关其累计总量为：

2.1饱和蒸汽的温度、压力补偿

饱和蒸汽采用温度补偿或压力补偿，在本质上是一样的。其原因在于饱和状态的蒸汽，其压力和温度之间呈单值函数关系，从蒸汽温度查出的密度同与此温度对应的压力查出的密度是一致的，即ρ=f(ρ)或tf=ρ。因此，采用温度补偿和压力补偿在原理上都是可行的。

2.1.1饱和蒸汽采用温度补偿和压力补偿的比较

显然，压力补偿得到的补偿精确度比温度补偿高。由于上述原因，使得在测量饱和蒸汽质量流量时，仅仅测量压力，并据此查蒸汽密度表，进而计算质量流量，在实践中应用的较多。

2.1.2饱和蒸汽的湿度问题

饱和蒸汽易凝结，在传输过程中如有热量损失，蒸汽中便有液滴或液雾形成。另外锅炉在正常工作中，锅炉汽包中的水处于沸腾状态，汽液之间不容易彻底分离。蒸汽中含有液相水珠的饱和蒸汽称为湿饱和蒸汽。表征湿饱和蒸汽的主要参数有压力(p)、温度(t)、密度(ρ)、比焓(h)、干度(x)或湿度(y)，且有如下关系：

式中

m1---湿蒸汽中汽的质量

m2---湿蒸汽中水珠的质量

m---湿蒸汽中汽液的总质量

准确计量饱和蒸汽质量流量比较困难，因为饱和蒸汽的干度难以保证，蒸汽干度的波动也会引起流量计示值产生附加误差。必要时还应采取补偿措施，选用带有湿度补偿的流量积算仪，以实现准确的计量。

2.2过热蒸汽的补偿

过热蒸汽是单相流体（x=100%）。过热蒸汽的温度和压力是两个互不相关的独立变量，过热蒸汽的密度由这两个参数决定，即f(,)tpρ=，因此必须采用温度、压力的自动补偿。

例如某公司一用户流经流量计蒸汽参数为：压力0.55MPa、温度165℃，为过热蒸汽，查表此时对应蒸汽的密度为2.842kg/m3。而在0.55MPa压力下对应饱和蒸汽的密度查表为2.918kg/m3，在165℃温度下对应饱和蒸汽的密度查表为3.671kg/m3。

若按饱和蒸汽压力补偿，测量误差为δmp=（2.918－2.842）/2.842=2.67%

若按饱和蒸汽温度补偿，测量误差为δmt=（3.671－2.842）/2.842=29.17%

可以看出，如果涡街流量计不采用温度、压力自动补偿，又不能实时地检测蒸汽的密度，设定为饱和蒸汽补偿或只按密度不变的原则将密度定为常数，而在实际情况下，密度变化很大，致使蒸汽质量流量计量不准，一般误差高达10%~30%。

3、提高蒸汽流量计量精度不可忽视的几个问题

3.1温度变化的影响

涡街流量计及其旋涡发生体一般都为金属材料制作。金属固体在高温下具有热膨胀的特性。当温度变化较大时，发生体的柱体宽度和流量计的本体通径将随之变化，这将引起测量误差。K系数可用下式进行修正。

式中

tK---流体温度为t时的流量系数，P/L

mK---流体温度为

t0---时的平均流量系数，P/L

t---工作温度，℃

t0---校准温度，常取15℃

3.2管道内径引入的误差

与涡街流量计连接的管道，其内径与涡街流量计管内径完全一致的情况并不很多。当管道内径等于或略大于涡街流量计测量管内径时，流量示值稳定，流量系数正常。但当管道内径小于测量管内径时，流量示值出现强烈的噪声，这是因为流体流过截面积突变的管段时产生的二次流所致。在管径大于测量管内径时，也有二次产生，只因二次流存在的部位在测量管之外，对仪表示值影响不明显。

当管道内径小于测量管内径（3%以内）时虽然不会对仪表本身所固有的流量系数产生影响，但因截面积突变引起表观流速变化而可能产生附加测量误差。这时可通过修正流量系数时可通过修正流量系数Km来补偿，其修正后流量系数K'm为：

式中

FD---修正系数

D1---流量计测量管实际内径

D2---管道实际内径

3.3对流量积算仪的要求

3.3.1流量积算仪时钟对流量累积的影响

可以看出，流量积算仪的时钟对累积流量有较大的影响，在贸易结算中要进行必要的修正。

3.3.2作为贸易结算的流量积算仪应具备的功能

为减少蒸汽流量计量贸易纠纷，流量积算仪可增加以下功能：

①断电记忆功能，以此检查流量计断、送电时间；

②用汽判断功能，由于涡街流量计易受振动的影响，可以根据温度、压力参数值可以判断管道内是否有蒸汽流动和阀门是否内漏，消除用户在不用蒸汽时振动的影响。

④小流量补足记录功能，当瞬时流量小于涡街流量计可测流量时，实现用户协议保底量的自动累积。

⑤超流量加倍记录功能，当瞬时流量超过协议*大用汽量时，根据规定实现加倍计量的自动累积。