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渦街流量計可用于蒸汽計量的優勢與更多應用的拓展
閱讀：1527 發布時間：2023-8-5內容摘要
蒸汽是物質受熱受壓后由液態變為氣態的形式，通俗點說蒸氣就是液體（液態物質）蒸發或沸騰后所產生（成為）的氣體（氣態物質）。蒸汽在我們日常生活中也很常見，當然隨著目前熱力電力等行業的迅猛發展，包括企業對能源成本考核的加強，蒸汽的計量逐漸被重視起來。尤其針對蒸汽的貿易計量因關系到各商戶的貿易經濟利益，則更能突顯出蒸汽計量的準確、高效、可靠性是如此的重要。
加強蒸汽計量的管理、提高工作效率、*運營成本是開展蒸汽計量工作始終如一的目的。現如今蒸汽的運用十分廣泛，可以說大部分企業都有對蒸汽用料的需求，像電廠、冶金、鑄造、紡織、印染廠、食品廠、能源、醫藥等領域。對于蒸汽的計量越來越多的企業選擇使用渦街流量計，為什么渦街流量計會受到如此大的重用，在于它在測量蒸汽上有比其他流量計更出色的特點。
首先渦街流量計是根據卡門渦街原理研發的所以叫做渦街流量計，能夠測量蒸汽的標況體積流量以及質量流量。其工作原理詳細點講是在流體中設有漩渦發生體（漩渦發生體如圖），當液體流經時會從漩渦發生體兩側產生交替并且有規則的漩渦，故這種漩渦便是卡門渦街。漩渦數列在漩渦發生體的下游并對稱有規律排列，設漩渦的發生頻率為f，所測量的介質流動平均速度為u，漩渦發生體迎面寬度為d，儀表通經為D，依據卡門渦街原理可以得到如下關系式：
F=SrU1/d=SrU/md
其中U1表示為漩渦發生體兩側的平均流速，單位為：m/s
Sr：斯特勞哈爾數；
m=漩渦發生體兩側弓形面積與管道的橫截面面積比，管道內體積流量為qv為：
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1
其中K=流量計的儀表系數（又稱K系數），脈沖數/m3（P/m3）
K除了與漩渦發生體、管道尺寸有關系之外，還與斯特勞哈爾數有關系。斯特勞哈爾數屬于無量綱參數，它與漩渦發生體形狀以及雷諾數有關，圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內，Sr可視為常數，這是儀表正常工作范圍。當測量氣體流量時，渦街流量表的流量計算式為
其中qVn，qV=分別為標準狀態下(0oC或20oC，101.325kPa)和工況下的體積流量，m3/h；
Pn，P=分別為標準狀態下和工況下的絕對壓力，Pa；
Tn，T=分別為標準狀態下和工況下的熱力學溫度，K；
Zn，Z=分別為標準狀態下和工況下氣體壓縮系數。
由上公式可見，渦街流量表輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量，這時流量計的輸出信號應同時監測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。
渦街流量計的基本結構比較簡單主要是由檢測元件、漩渦發生體、信號處理放大電路等部分組成，目前國內對渦街流量計的研發創新已經相當成熟，全新設計理念已將溫度、壓力、流量信號集于一體，通過智能數字處理系統將三種信號混合處理后進行自動補償并輸出準確的標準流量。此外它還有很多優勢特點，尤其是具有超常使用壽命，綜合來講渦街流量計的性價比確實要高些，要比傳統類型的流量計使用效果更好。正是因為在工況場合中可發揮出下面優勢特點，才使得渦街流量計的運用得到全面發展，滿足多種復雜場景的運用需求。
1.與介質無接觸式測量
渦街流量計的測量傳感器不會與介質有直接接觸，能夠延長儀表使用壽命，性能穩定，且不會影響測量精度。
2.測量范圍寬，量程比好
對于部分測量蒸汽不平衡的現場用渦街流量計是很有必要的，渦街流量計測量范圍寬，并且測量的量程比可以達到1：10，甚至能達到1:20。
3.安裝便捷，可減少故障點
渦街流量計的安裝很方便，較比一些差壓式流量計來說安裝要簡單很多，即節省了安裝費用，又減少故障點，高效提升生產效率，后續維護也十分方便。
4.全自動化電路設計，自動補償
表體集成了溫度與壓力自動補償功能，全智能數字化電路設計，可自動補償被測介質的密度或者是標況體積流量、標準質量流量。
5.測量精度高，自動修正功能
具有全新數字濾波以及自動修正功能，無可動部件，可靠性高，能夠確保流量測量更加準確可靠。
6.可測量多種類型介質，運用范圍很廣
雖然渦街流量計能夠測量蒸汽，且測量蒸汽計量非常用優勢，它也能夠測量液體、氣體。像導熱油、氧氣、二氧化碳、壓縮空氣、空氣、汽油、熱水、純水等多種類型介質，運用非常全面廣泛。
7.全新點陣漢字液晶顯示
渦街流量計采用全新的外觀設計，本體采用精密鑄造工藝，外形美觀，可以針對耐高溫、抗腐蝕現場運用，智能表頭讀數清晰直觀，可以準確顯示瞬時流量與累計流量。
8.多種結構類型可滿足不同工況要求
街流量計的結構形式包含：一體式/分體式/插入式渦街流量計三種；
其次連接形式也分為以下幾種：法蘭夾裝式（對夾式）/法蘭連接/螺紋連接/卡箍連接四種；補償功能包含：溫度壓力補償、單溫度補償、單壓力補償、無補償功能；
高溫現場可選擇耐高溫型（上限高溫≥350℃）；高壓現場可選擇耐高壓型渦街流量計（＞4.0MPa協議供貨）；易燃易爆現場可以選擇防爆型渦街流量計（我司上海有恒測控技術有限公司已取得防爆證書）；因此用戶可以根據現場要求選擇匹配的渦街流量計。
9.具有多種輸出方式
渦街流量計具有多種輸出方式，包括脈沖輸出、電流輸出、電壓輸出、4-20mA輸出、RS485輸出等，根據現場測量要求選擇即可。
10.運行穩定、安全性高、維護量少
渦街流量計的安全穩定性比較高，誤差量小，通過正確合理的使用在任何環境下及測量不同類型介質時，都能夠得到高精度測量結果，用戶在日常操作管理過程中省心又省力。
11.日常運維量少，使用壽命長
只要通過正確合理的應用，并且通過正確方式對儀表進行維護和保養，不僅可延長其使用壽命，還能保證在功能性方面得到更穩定保障，不用擔心出現任何意外故障和安全風險，對工作環境不會造成任何經濟損失，因此用戶是可以放心使用。
12.可滿足數據長期儲存功能
流量計具有特色的時間顯示和實時數據存儲功能，可確保內部數據不會丟失，并可在任何情況下保存。
13.壓力損失非常小
渦街流量傳感器壓力損失很小，例如:當飽和蒸汽壓力為0.6MPa，流速為30m/s，其壓力損失為4kPa，還與管內壁的光滑程度有關。
通過以上對渦街流量計功能特點的匯總可見它的優勢非常全面，渦街流量計在測量蒸汽時通常選擇帶溫度與壓力補償型，在實際測量過程中往往是通過溫度和壓力的測量來間接測算出介質密度，再與渦街流量計所測算出的體積數值相計算就可以得出質量流量，這是渦街流量計測量蒸汽流量很普遍也是比較常用的形式。就算測量不同類型的蒸汽如濕蒸汽、飽和蒸汽和過熱蒸汽等蒸汽表現出不同的測量特性，渦街流量計可以有效地適應這種變化。為了更方便使用我司推出了采用微功耗技術多種功能結構為一體的電池供電型可就地顯示瞬時流量、累積流量的渦街流量計。像溫度補償一體型渦街流量計還帶有溫度傳感器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力傳感器，用于蒸汽或一般氣體流量測量，能夠直接測量出氣體介質的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量與標準質量流量。
渦街流量計的選型參數：
1.測量介質：液體、一般氣體、蒸汽
2.公稱通徑：DN15~DN300(滿管式)、DN150~DN2000(插入式)、DN2000以上口徑協議供貨
3.介質溫度：-20~100℃(常溫)、-20~250℃(中溫)、-20~320℃(高溫)、-20~350℃(超高溫)
4.公稱壓力：1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa（>4.0協議供貨）
5.精度：±1%R，±1.5%R（滿管式）；±1.5%R，±2.5%R（插入式）
6.供電電源：+12VDC(三線制脈沖輸出)、+24VDC(三線制脈沖輸出型及二線制電流輸出型)、3.6V鋰電池、雙供電
7.本體材質：304不銹鋼（其它材料協議供貨）
8.防護等級：IP65（其它防護等級協議供貨）
9.環境條件：溫度-20℃~55℃，相對濕度5%~90%，大氣壓力86~106kPa。
量程范圍表：
儀表口徑 (mm) | 液體 | 氣體/蒸汽 | ||
測量范圍 (m3/h) | 輸出頻率范圍 (Hz) | 測量范圍 (m3/h) | 輸出頻率范圍 (Hz) | |
20 | 1~7 | 37~260 | 6~30 | 226~1130 |
25 | 1.6~10 | 32~214 | 9~55 | 190~1178 |
32 | 2.1~15 | 17~150 | 15~130 | 150~1296 |
40 | 2.5~25 | 13~130 | 22~200 | 115~1011 |
50 | 3.5~35 | 9~93 | 36~320 | 96~854 |
65 | 6.5~68 | 8~82 | 50~480 | 61~583 |
80 | 10~100 | 6~65 | 75~628 | 45~402 |
100 | 15~150 | 5~50 | 130~1100 | 43~367 |
125 | 27~275 | 5~47 | 200~1700 | 33~290 |
150 | 40~350 | 4~33 | 280~2240 | 27~221 |
200 | 80~650 | 3~26 | 580~4200 | 24~167 |
250 | 120~950 | 3~19 | 970~5500 | 20~112 |
300 | 180~1800 | 2~22 | 1460~8000 | 17~95 |
(400) | 180～3000 | 5.6～87 | 2750～27000 | 85～880 |
(500) | 300～4500 | 5.6～88 | 4300～43000 | 85～880 |
(600) | 450～6500 | 5.7～89 | 6100～61000 | 85～880 |
(800) | 750～10000 | 5.7～88 | 11000～110000 | 85～880 |
(1000) | 1200～17000 | 5.8～88 | 17000～170000 | 85～880 |
注：表中(400)～(1000)口徑為插入式 | ||||
渦街流量計除了運用于蒸汽的計量在其他行業、工況條件也可以準確的測量出流量大小。對于液體的計量如水、熱水、冷水、廢水等尤其非導電液體的測量，渦街流量計也一樣有用武之地，如化工、石油、輕工業、能源、電力等生產工程中的水資源流量監測。
【醫療行業中對設備流量的計量】
在醫療范疇中制氧機、呼吸機等設備，需要對氧氣的流量進行測量，以確保呼吸機、制氧機等設備能夠以正確的速率提供氧氣。
【飲料食品領域對各種液體的計量】
渦街流量計在食品飲品行業中的運用也十分廣泛，比如可以測量各種液體，如飲用水、果汁、啤酒、飲料等加工過程中對流量的也是該行業十分關注的問題。
【加油站、油井開采等領域】
渦街流量計能夠測量氣體、蒸汽以及液體，工業常見液體中的油品也可以用渦街流量計進行計量，其運用也覆蓋了油井的開采到煉油過程中的各種流體的測量。加油站、油田、油井開采等對于流量的測量也關于到生產與運營成本可以說是至關重要的。
【熱力電力行業的貿易結算領域】
熱電行業作為我國經濟的基礎，在近幾年得到迅猛發展，用于貿易結算的蒸汽流量計伴隨熱電行業發展達到一定成就，而渦街流量計以其自身的特點在眾多流量計中，發展最為迅速，因此這一領域運用渦街流量計計量蒸汽可以說最為廣泛。
由此可見渦街流量計不但運用范圍廣泛，且目前的技術水平已發展到可在控制回路中較好地應用。但由于所處環境、工藝介質及管路系統等復雜性，真正應用好渦街流量計，還需要廣大用戶在實踐中不斷摸索。最根本的在于科學的選型、正確的安裝、細心的維護。
渦街流量計正確的安裝方法：
【安裝環境的要求】
1.安裝環境是不論在任何運用領域中都要首先考慮到的關鍵因素，環境處理不當會影響流量計穩定性，甚至影響測量精度，縮短儀表使用壽命。
2.安裝現場不應有強震動感以及強磁場干擾，不論泵或者閥門所引起的管道震動都會引起測量誤差，嚴重的甚至會影響儀表的正常測量。因此須在管道的上下游2D處加設管道緊固裝置，以支撐管道或是用軟管隔離，加強抗震效果。
3.安裝位置應當避開高溫熱源以及輻射源的直接影響，若要必須安裝須有隔熱通風裝置。尤其在測量蒸汽等高溫介質時，為了防止轉換器溫度過高，應進行隔熱處理，確保流量計外殼暴露在外，以便熱量向外輻射，防止儀表電子部件溫度過高影響流量計的壽命。
4.要避開高溫環境和強腐蝕氣體環境，若必須安裝需要加設通風裝置。
流量計應盡量避免安裝在架空較長的管道上，由于管道的下垂容易造成流量計與法蘭間的密封泄漏。若必須安裝時，須在流量計的上下游2D處分別設置管道支撐點。
5.條件允許的話儀表盡量安裝在室內，安裝在室外要注意防水，防潮及防曬，使用防護罩遮陽，特別注意在電氣接口處應將電纜線彎成U形，避免水順著電纜線進入放大器殼內。
6.請保證管道內介質處于滿管狀態，流量計可以安裝在水平或者垂直管道上，如果安裝在垂直管道上，被測介質是液體時須自下往上流動。
【安裝使用注意事項】
1.渦街流量計的流向箭頭方向應于管道內流體流動的方向一致。
2.安裝流量計的管道要符合本說明書規定的前后直管段，否則會影響流量計的測量精度，嚴重時會損壞流量計。
3.安裝流量計時，在電焊法蘭或者管道的過程中，流量計須不在管道上，以免損壞流量計的內部配件。
4.流量計運行前仔細檢查流量計的安裝及接線等是否正確無誤。
5.如是DC24V供電的流量計，務必先提前用萬用表檢測DC24V的供電電源是否含有交流電成分，如含有交流電成分則千萬不要接線，會造成線路板燒壞，無法使用；請務必保證供電電源是DC24V。
6.接通電源后觀察液晶屏幕是否有流量顯示。
7.緩慢打開閥門，打開時間不小于2分鐘，到一個較小的壓力時停止，觀察傳感器周圍是否有泄漏現象，并觀察液晶屏幕是否有流量顯示。
8.若情況正常，則開大閥門，穩定一段時間后，觀察液晶屏幕顯示的流量是否正常。
渦街流量計雖然可以用來測量一些特定場合的液體，但是液體流量計的種類比較多，對于導電液體可以選擇電磁流量計、一般液體還可以選用渦輪流量計、超聲波等等，無論選擇哪款流量計，都需要了解現場的實際工作情況。最根本在于選擇流量計類型要以實際工況合理科學選型。
言歸正傳相信隨著制造 工藝、新材料和微處理技術的發展，不斷升級的渦街流量計必將展示出更加優異的性能。為越來越多的用戶所接受，相比在未來的流量測量領域渦街流量計必將發揮更多作用。