影響渦街流量計準確性的因素有哪些

一、影響因素

渦街流量計的工作原理是在流體中設置漩渦發(fā)生體，從而發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生有規(guī)則的漩渦，漩渦列在漩渦發(fā)生體下游非對稱地排列，產(chǎn)生一定的頻率，通過公式f=St×v/（1-1.27d/D）×d（式中：St——斯特勞哈爾數(shù)，為無量綱數(shù)，與漩渦發(fā)生體及雷諾數(shù)有關(guān)；v——流速；d——發(fā)生體迎面寬度；D——公稱通徑）即可得出流速。

一般來說，渦街流量計輸出信號（頻率）不受流體物性和組分變化的影響，是指儀表系數(shù)僅與漩渦發(fā)生體形狀和尺寸以及雷諾數(shù)有關(guān)。它的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝維護方便；多種類流體，液、氣、蒸汽及部分混合相皆適用；準確度較高，一般達±1%R；流量范圍寬，可達10∶1或20∶1或更大；壓頭損失??；無零點漂移；價格相對便宜。缺點是：不適于低雷諾數(shù)Re＜20000的情況，對高黏度、低流速、小口徑的使用有限制；對環(huán)境的要求較高，應盡量杜絕有振動的場所，且上游側(cè)需要有較長的直管段；儀表系數(shù)較低，且口徑愈大愈低。信號分辨力降低，故口徑不宜過大，一般應用于DN15~DN300。渦街流量計在測量飽和蒸汽（以飽和蒸汽為例）質(zhì)量流量時，壓力波動、干度變化、振動、差壓過大等因素均會影響渦街流量計準確計量。

二、存在的問題分析

工業(yè)現(xiàn)場常用質(zhì)量流量作為測量蒸汽流量的依據(jù)，公式如下：

Qm＝Qvρ （1）

式中：Qm——質(zhì)量流量，kg/h；Qv——體積流量，m3/h；ρ——流體的密度，kg/m3。

由式（1）可知，質(zhì)量流量與密度有關(guān)，也就受壓力、溫度、流體種類、干度、流速等因素影響，這幾種因素直接影響流量值的正確測量。

1.干度變化

渦街流量計在測量飽和蒸汽時，要求飽和蒸汽干度不低于85%。但現(xiàn)場實際情況是飽和蒸汽干度在鍋爐內(nèi)就小于100%，而經(jīng)管道傳送一段距離后，會出現(xiàn)干度低于85%的現(xiàn)象，它使測量值下降。

目前，用于測量蒸汽流量的流量計大部分為體積流量計，*先測得體積流量，然后通過蒸汽的密度計算質(zhì)量流量，也就是假定蒸汽為完全干燥。但是，蒸汽并非完全干燥，如果不考慮蒸汽干度的影響，得出的數(shù)據(jù)會低于實際流量。因此，流量計的二次儀表（流量演算儀）應具有設置飽和蒸汽干度以及修正的功能。但在實際工況下確定蒸汽的干度很困難。如果能夠改進蒸汽流量計入口處的蒸汽品質(zhì)，就能改進蒸汽流量計的測量準確度。

2.壓力變化大

在熱網(wǎng)管道中有很多閥門和減壓閥，它們都能改變管道壓力。渦街流量計不是質(zhì)量流量計，它計量蒸汽質(zhì)量取決于管道流速和蒸汽密度，而密度由壓力決定，改變壓力就是改變密度，在剛開啟閥門時還改變管道流速，這幾種情況都會產(chǎn)生計量誤差。

在工業(yè)現(xiàn)場壓力經(jīng)常發(fā)生波動，壓力波動會影響飽和蒸汽密度。當壓力低于或高于標定值時，直接影響質(zhì)量流量值偏高或偏低。

3.管道及流量計震動

渦街流量計儀表系數(shù)誤差隨管道震動加速度的增加而變大，整體抗震性能較差。在相同管道震動加速度條件下，無論震動頻率如何變化，渦街流量計儀表系數(shù)誤差隨流量增大有減小趨勢，小流量下受管道震動影響*大。同時，渦街流量計儀表系數(shù)隨管道震動頻率的增大而減小。

管道及流量計加固不好，或流量計靠近電動機就會產(chǎn)生震動。震動會對渦街流量計產(chǎn)生干擾，使流量計測量值偏高或造成流量誤判。

4.流量計出口側(cè)通向大氣

渦街流量計出口側(cè)通向大氣，會出現(xiàn)前后壓差過大的現(xiàn)象，這會導致流速達到上限，因此不能正確反映流量變化。出現(xiàn)這種情況主要是由于零點漂移和引壓管布置不合理造成的。

5.流量計前后直管段安裝不符合要求

渦街流量計的安裝對其前后直管段有一定要求，如不符合要求，便會影響卡門渦街的正確形成，從而影響飽和蒸汽的測量值。如LUGB-2310型渦街流量計，在管道上游安裝一個彎頭時，應在渦街流量計的上游側(cè)配置長度大于等于20D（D為流量計公稱通徑）的直管段，下游側(cè)配置長度大于等于5D的直管段。

三、問題的解決方法

1.干度低于85%

當飽和蒸汽干度變化較大且低于85%時，應在流量計出口側(cè)（7~8）D處安裝一個濕度變送器，并根據(jù)可測數(shù)據(jù)按下式進行修正：

V=XVg+（1-X）Vf

式中：V——濕蒸汽比容，m3/kg；X——干度，%；Vg——飽和蒸汽的比容，m3/kg；Vf——水的比容，m3/kg；（1-X）——濕度，%。

將處理后的濕蒸汽比容參與質(zhì)量流量的計算可得到準確的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在市場上的智能流量積算儀，一般只能實現(xiàn)壓力補償而無干度補償，一旦遇到干度低于85%的蒸汽（飽和）時則不能正確反映質(zhì)量流量值。*好采用既適用于壓力補償又適用于干度補償?shù)闹悄芰髁匡@示儀。

2.波動的壓力

如上所述，由于飽和蒸汽對壓力、溫度、密度之間有一定的對應關(guān)系，因此，只需根據(jù)壓力變化情況對所測流量密度進行修正（如查表分段補償法等），就可得到較為正確的測量值。

3.管道及流量計震動

對于管道及流量計產(chǎn)生的震動，應立即采取加固措施，嚴格按要求施工。若不得已要安裝在震動較強的管道上，必須采取減震措施，在傳感器的上下游2D處分別設置管道緊固裝置，并加防震墊。特別注意：在空壓機出口處震動較強，不能安裝傳感器，應安裝在儲氣罐之后。

4.流量計出口側(cè)通向大氣

渦街流量計出口側(cè)直接通向大氣，流速容易達到上限值，這是由前后壓差過大造成的。此時，渦街流量計因輸出模擬信號（4～20）mA或脈沖信號超限，系統(tǒng)不能正確反映測量值。因此，應嚴格限制飽和蒸汽流速使之低于上限，或在上游側(cè)前面加整流器。在條件允許的情況下也可采用提高背壓的方法。

5.直管段安裝不符合要求

對于直管段的安裝一定要嚴格按照規(guī)范執(zhí)行，不能因為環(huán)境條件不允許或者施工方便隨便安裝流量計。此外，對流量計應定期檢查校驗，并確保直流電壓源為24V，*低也不能小于21V。

四、結(jié)束語

筆者認為，渦街流量計使用過程中影響測量值的原因多來自以上問題，而對這些問題的解決方法效果都比較明顯。在使用中應特別重視干度、壓力波動、流量計出口側(cè)通大氣等。而管道震動、直管段等在一般說明書均有較為詳細的介紹和規(guī)定。建議在選用渦街流量計測量流量時，*好采用有壓力、溫度、流體種類、干度及流速補償?shù)臏u街流量計，以達到計量準確。

上一篇：孔板流量計與文丘里流量計的比較

下一篇：渦街流量計傳感器的類型有哪些