摘要：通过对压电式涡街流量计测量原理的分析，针对蒸汽计量中存在的问题，提出解决措施。
关键词：压电式；涡街；温压补偿
随着我国大中型企业的不断深化改革，企业内部各分厂（车间）的经济效益独立核算，蒸汽流量计量工作已被越来越多的企业所重视。蒸汽计量关系到能源的统计和考核，直接关系到产汽单位和用汽单位的经济效益，同时，用汽单位正确控制蒸汽计量的多少，对生产工艺有很大的帮助。本文就压电式涡街流量计在蒸汽计量应用中的若干问题进行分析。
1.压电式涡街流量计工作原理
在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图1所示。旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f，被测介质来流的平均速度为U，旋涡发生体迎面宽度为d，表体通径为D，根据卡曼涡街原理，有如下关系式
f=SrU1/d=SrU/md （1）式中U1--旋涡发生体两侧平均流速，m/s；
Sr--斯特劳哈尔数；
m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比。
图1 卡曼涡街
压电式涡街流量计采用的是应力检测原理，当装有压电晶体的探头受到涡街的交变横向力作用时，压电晶体受应力作用而产生交变电荷涡街信号输出。
2.密度补偿和温压补偿
在一定雷诺数范围内，输出频率信号不受流体物性（密度，粘度）和组分的影响，即仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸有关。旋涡分离时产生的信号强度与密度成正比，介质压力、温度不同，密度不同，使用的流量范围不同，信号强度亦不同。
已知气体流量是标准状态体积流量或质量流量时，应把它换算成工作状态下的体积流量qv
qv=qn（pnTZ/pTnZn）m3／h（2）
式中qv，qn--分别为工作状态和标准状态下的体积流量，m3／h；
P，Pn--分别为工作状态和标准状态下的绝对压力，Pa；
T，Tn--分别为工作状态和标准状态下的热力学温度，K；
Z，Zn--分别为工作状态和标准状态下的气体压缩系数。
工作状态下介质的密度ρ和体积流量qv
ρ=ρn（pTnZn/ pnTZ）（3）
式中ρ，ρn--分别为工作状态和标准状态下的介质密度，kg/m3；
qv =qm／ρ （4）
式中 qm--质量流量，kg/h。
在测量中的绝大部分气体，都可以近似地认为是理想气体，气体的密度可用经过补正的理想气体状态方程来表示。有的气体，如水蒸气，即有别于理想气体，其密度不宜简单地用理想气体状态方程来表示。不管是饱和蒸汽还是过热蒸汽，蒸汽的温度发生变化时，蒸汽的密度也会随着变化。对于被测蒸汽流量的实际参数（温度、压力）与设计的参数相差不大时，可进行密度修正。
采用温压补偿要综合考虑，如：计量要求、用途、温度、压力变送器的成本等因素。
3.在蒸汽计量中的应用
饱和蒸汽在管道中传输时，由于散热而温度降低，压力下降，并出现凝结水的密度远大于蒸汽，因而，蒸汽凝结将导致蒸汽流量明显变小。
测量饱和蒸汽时：—般只测量温度或只测量压力，因为压力和温度存在固定的对应关系。然而，当管道保温良好，流动阻力损失很大时（管道上有开度很小的阀门，减压装置等），下游蒸汽很可能会由于压力急剧降低而变成过热蒸汽（热力学上的绝热节流效应）。这样的蒸汽，应该按过热蒸汽对待，同时测量温度和压力。如果仍然按饱和蒸汽对待，将会出现较大偏差。
测量过热蒸汽时：如果管道保温不好，流动阻力损失又不大（管道上没有太多的阀门等阻力件），则由于温度快速降低而有可能使蒸汽由过热变为饱和，并出现凝结水。此时，如果仪表依然按过热蒸汽规律进行密度运算将会带来附加误差，而凝结水的出现，又会使测量结果的偏差进一步加大。
测量蒸汽时，如要测量蒸汽的质量流量，必须与测温和测压元件共同组成质量流量测量系统。测量饱和蒸汽，应加装温度或压力测量（其中之一）；测量过热蒸汽，应同时加装温度和压力测量（两者都要）。
4.结论
测量饱和蒸汽时，合理加装疏水器；测量过热蒸汽时，还可减压升温确保过热度。根据实际工况合理地选型和参数设定，涡街流量计能够满足蒸汽计量要求。
参考文献：
[1]吴国玢 金开有 新型压电陶瓷涡街流量计 《上海理工大学学报》 1998年03期
论文作者:蒋秀岩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：蒸汽论文; 测量论文; 旋涡论文; 密度论文; 流量论文; 温度论文; 气体论文; 《基层建设》2019年第15期论文;