內(nèi)容摘要

蒸汽是物質(zhì)受熱受壓后由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的形式，通俗點說蒸氣就是液體（液態(tài)物質(zhì)）蒸發(fā)或沸騰后所產(chǎn)生（成為）的氣體（氣態(tài)物質(zhì)）。蒸汽在我們?nèi)粘Ｉ钪幸埠艹Ｒ姡斎浑S著目前熱力電力等行業(yè)的迅猛發(fā)展，包括企業(yè)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(mào)易計量因關系到各商戶的貿(mào)易經(jīng)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、完善運營成本是開展蒸汽計量工作始終如一的目的。現(xiàn)如今蒸汽的運用十分廣泛，可以說大部分企業(yè)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(yī)藥等領域。對于蒸汽的計量越來越多的企業(yè)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(jù)卡門渦街原理研發(fā)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(zhì)量流量。其工作原理詳細點講是在流體中設有漩渦發(fā)生體（漩渦發(fā)生體如圖），當液體流經(jīng)時會從漩渦發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生交替并且有規(guī)則的漩渦，故這種漩渦便是卡門渦街。漩渦數(shù)列在漩渦發(fā)生體的下游并對稱有規(guī)律排列，設漩渦的發(fā)生頻率為f，所測量的介質(zhì)流動平均速度為u，漩渦發(fā)生體迎面寬度為d，儀表通經(jīng)為D，依據(jù)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(fā)生體兩側(cè)的平均流速，單位為：m/s

Sr：斯特勞哈爾數(shù)；

m=漩渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道的橫截面面積比，管道內(nèi)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(shù)（又稱K系數(shù)），脈沖數(shù)/m3（P/m3）

K除了與漩渦發(fā)生體、管道尺寸有關系之外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關系。斯特勞哈爾數(shù)屬于無量綱參數(shù)，它與漩渦發(fā)生體形狀以及雷諾數(shù)有關，圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，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(tài)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(tài)下和工況下的絕對壓力，Pa；
Tn，T=分別為標準狀態(tài)下和工況下的熱力學溫度，K；
Zn，Z=分別為標準狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
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(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)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(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應同時監(jiān)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(jié)構(gòu)比較簡單主要是由檢測元件、漩渦發(fā)生體、信號處理放大電路等部分組成，目前國內(nèi)對渦街流量計的研發(fā)創(chuàng)新已經(jīng)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(shù)字處理系統(tǒng)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(yōu)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(tǒng)類型的流量計使用效果更好。正是因為在工況場合中可發(fā)揮出下面優(yōu)勢特點，才使得渦街流量計的運用得到全面發(fā)展，滿足多種復雜場景的運用需求。

1.與介質(zhì)無接觸式測量

渦街流量計的測量傳感器不會與介質(zhì)有直接接觸，能夠延長儀表使用壽命，性能穩(wěn)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(xiàn)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(jié)省了安裝費用，又減少故障點，高效提升生產(chǎn)效率，后續(xù)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(shù)字化電路設計，可自動補償被測介質(zhì)的密度或者是標況體積流量、標準質(zhì)量流量。

5.測量精度高，自動修正功能

具有全新數(shù)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(zhì)，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(yōu)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(zhì)，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(xiàn)場運用，智能表頭讀數(shù)清晰直觀，可以準確顯示瞬時流量與累計流量。

8.多種結(jié)構(gòu)類型可滿足不同工況要求

街流量計的結(jié)構(gòu)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(xiàn)場可選擇耐高溫型（上限高溫≥350℃）；高壓現(xiàn)場可選擇耐高壓型渦街流量計（＞4.0MPa協(xié)議供貨）；易燃易爆現(xiàn)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(jù)現(xiàn)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(jù)現(xiàn)場測量要求選擇即可。

10.運行穩(wěn)定、安全性高、維護量少

渦街流量計的安全穩(wěn)定性比較高，誤差量小，通過正確合理的使用在任何環(huán)境下及測量不同類型介質(zhì)時，都能夠得到高精度測量結(jié)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(yǎng)，不僅可延長其使用壽命，還能保證在功能性方面得到更穩(wěn)定保障，不用擔心出現(xiàn)任何意外故障和安全風險，對工作環(huán)境不會造成任何經(jīng)濟損失，因此用戶是可以放心使用。

12.可滿足數(shù)據(jù)長期儲存功能

流量計具有特色的時間顯示和實時數(shù)據(jù)存儲功能，可確保內(nèi)部數(shù)據(jù)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(nèi)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(yōu)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(zhì)密度，再與渦街流量計所測算出的體積數(shù)值相計算就可以得出質(zhì)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(xiàn)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(zhì)的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量與標準質(zhì)量流量。

渦街流量計的選型參數(shù)：

1.測量介質(zhì)：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(xié)議供貨

3.介質(zhì)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(xié)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(zhì)：304不銹鋼（其它材料協(xié)議供貨）

8.防護等級：IP65（其它防護等級協(xié)議供貨）

9.環(huán)境條件：溫度-20℃~55℃，相對濕度5%~90%，大氣壓力86~106kPa。

量程范圍表：

渦街流量計除了運用于蒸汽的計量在其他行業(yè)、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(yè)、能源、電力等生產(chǎn)工程中的水資源流量監(jiān)測。

【醫(yī)療行業(yè)中對設備流量的計量】

在醫(yī)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?qū)Ω鞣N液體的計量】

渦街流量計在食品飲品行業(yè)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(yè)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(yè)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(chǎn)與運營成本可以說是至關重要的。

【熱力電力行業(yè)的貿(mào)易結(jié)算領域】

熱電行業(yè)作為我國經(jīng)濟的基礎，在近幾年得到迅猛發(fā)展，用于貿(mào)易結(jié)算的蒸汽流量計伴隨熱電行業(yè)發(fā)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(fā)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(fā)展到可在控制回路中較好地應用。但由于所處環(huán)境、工藝介質(zhì)及管路系統(tǒng)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(huán)境的要求】

1.安裝環(huán)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(huán)境處理不當會影響流量計穩(wěn)定性，甚至影響測量精度，縮短儀表使用壽命。

2.安裝現(xiàn)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(zhì)時，為了防止轉(zhuǎn)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(huán)境和強腐蝕氣體環(huán)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(nèi)，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(nèi)。

6.請保證管道內(nèi)介質(zhì)處于滿管狀態(tài)，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(zhì)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(nèi)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(guī)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(nèi)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(xiàn)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(wěn)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(xiàn)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(fā)展，不斷升級的渦街流量計必將展示出更加優(yōu)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(fā)揮更多作用。