旋渦式蒸汽流量計與孔板的比較

    0 前言

    隨著杭鋼節能降耗工作的不斷推進，蒸汽計量的重要性越來越引起各部門的重視。蒸汽發生量及用量的準確檢測，對于供需雙方的計量結算以及全公司蒸汽數據的平衡是至關重要的，而選用合適的蒸汽流量計是保證計量準確的前提。

    1 蒸汽計量現狀

    公司蒸汽計量的檢測一直沿用十多年前的方法，即對直徑在100mm以上的蒸汽管道采用孔板作為節流裝置，取得差壓信號后，由差壓變送器變換為4~20mA的標準電流信號，再將標準信號送至能源集控計算機處理后產生計量數據；對直徑在100mm以下（含）的蒸汽管道，則將旋翼式流量計安裝在管道上進行直接讀數計量，該方式的本質仍為節流差壓法測量。

    2 旋渦式流量計的工作原理

    旋渦流量計的工作是應用了卡曼流體震蕩原理。如果封閉管道內一個三角柱物體的正面受到流體的沖擊，那么在這三角柱物體的兩側會產生兩列交替排列的渦流。當流體的流速達到一定的雷諾數時，這種交替渦流的頻率與流體的流速成正比。通過對頻率的測量可以得出流體的流速，從而得出對應的流體流量。

    3 旋渦流量計和孔板的比較

    節流差壓式蒸汽流量裝置結構簡單，性能較穩定，使用壽命也較長。其缺點是，測量精度不高，重復性差，量程比窄，現場安裝時對孔板前后的直管段長度要求較高，使用一段時間后如需清洗，只有等到停汽時才能進行，大的缺點是帶給管道內流體的壓損較大。而旋渦流量計具有各種規格，能適用于現場工藝計量，主要特點是智能化、多功能、微功耗、量程比寬，能夠就地顯示。當蒸汽管道的直徑較大而流量較小時，利用文氏管的原理設計同樣能獲得準確的測量。遇有管道震動等外界干擾時，能利用流量積算部分的小信號切除功能消除外部的干擾。

    孔板的流量計算公式^[1]為：

    式中，q_f為工況下的體積流量（m³/s）；c為流出系數；β=d/D，d為工況下孔板內徑（mm），D為工況下上游管道內徑（mm）；ε為可膨脹系數；Δp為孔板前后的差壓值（Pa）；ρ₁為工況下流體的密度（kg/m³）。從上式可以看出，如果使用環境與孔板計算一致，那么孔板的測量精度是有保障的。但實際使用中隨著使用時間的延長，孔板的磨損是不可避免的。這就導致孔板使用時與計算時采用的數據d、D發生了變化，從而影響測量的精度和穩定性。

    旋渦流量計的流量公式^[1]為

    式中，q_f為工況下的體積流量（m³/s）；D為表體通徑（mm）；M為旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面積之比；d為旋渦發生體迎流面寬度（mm）；f為旋渦的發生頻率（Hz）；Sr為斯特勞哈爾數。從上式可以看出，旋渦流量計也有缺點，即隨著使用時間的延長，管道內的積垢使參數d發生變化，從而影響到測量精度。但由于旋渦流量計的安裝較孔板方便，故可間隔二年左右將旋渦流量計拆下進行重新標定，以此來保證它的測量精度。

    4 旋渦式流量計的使用

    在寒冷的冬季，經常發生蒸汽孔板導壓管積液冰凍而影響蒸汽計量，嚴重時甚至漲壞差壓變送器的膜盒。因此，2002年公司在管徑100mm的蒸汽管上開始嘗試使用旋渦式流量計。使用結果證明，當管道中的蒸汽用量很小時仍能正確計量，但要防止管道震動頻率與流量計信號頻率無法區分情況的發生，否則將嚴重影響測量的準確度。

    5 結語

    在蒸汽的計量中，從計量精度上來說，旋渦式流量計比節流差壓式流量計所受的外界影響要小，帶給管道中蒸汽的壓損要遠遠小于孔板，且不論蒸汽用量的大小均能在表計上得到反映，同時極大地減小了正常維護量。但在大口徑蒸汽管道上的使用還有待進一步的使用驗證。

本文出自：蒸汽流量計  孔板流量計