[摘要]介紹(shào)了以渦(wō)街流量計 測量蒸汽時(shí)的誤差(chà)分析(xī)，分析了在蒸汽(qì)測量中影(yǐng)響渦街流(liú)量計(jì)測量(liàng)精(jīng)度的因(yīn)素，以及解決的(de)方法。
1．引言
　　蒸汽(qì)是石化企業使用的最爲廣泛(fàn)的二(èr)次(cì)能(néng)源(yuán)，其(qí)測量(liàng)的正确率(lǜ)對節約能源、提(tí)高經濟效(xiào)益等(děng)各方面(miàn)都有重(zhòng)要意義。目(mù)前，蒸汽的(de)測量主要(yào)有渦街(jiē)流量計(jì)、差壓(yā)式（ 孔闆流量計(jì) 、彎(wān)管、均速(sù)管）流量計(jì)等，在(zài)蒸汽(qì)計量上選(xuǎn)用的都是渦街(jiē)流量計(jì)。主要讨論渦街流量計(jì)在蒸汽測量中(zhōng)的誤(wù)差分(fèn)析。
2．渦街流量計的特(tè)點
2.1輸出的信号(hào)是(shì)與流(liú)速成正(zhèng)比的脈(mò)沖信号(hào)，便于數(shù)據處理和計算(suàn)機聯網(wǎng)。
2.2量程範圍(wéi)寬，精(jīng)度高(gāo)。
2.3無可(kě)動部(bù)件，可(kě)靠(kào)性較高(gāo)，結構(gòu)簡單(dān)，便于安裝(zhuāng)和維修。
2.4檢測元(yuán)件和被測介質不直接接(jiē)觸，不受(shòu)流體(tǐ)的化學性質影響(xiǎng)，應用範(fàn)圍(wéi)寬，壽(shòu)命長。
2.5抗幹擾能(néng)力強(qiáng)，容(róng)易進行(háng)流量計算，不受(shòu)流體(tǐ)的物理性(xìng)質的影(yǐng)響，給儀(yí)表的(de)标(biāo)定和使用帶(dài)來了方便(biàn)。
3．渦街流量計的(de)工作原理
　　渦街(jiē)流量計(jì)是基于卡門(mén)渦(wō)街原理制成的(de)一(yī)種流體震蕩性(xìng)流量(liàng)計，即在流(liú)動的流體中放置一(yī)個非流線型的(de)對稱形狀的物(wù)體（即旋渦發生體），就(jiù)會在(zài)其下(xià)遊兩側(cè)産生兩(liǎng)列有(yǒu)規律的旋(xuán)渦，其旋渦頻率(lǜ)正比于流體流(liú)速：
f=stu/d
　　式中：f：旋渦頻(pín)率；d：旋渦發生體(tǐ)的寬度；u：流(liú)體流(liú)速(sù)；st：斯(sī)特(tè)勞哈爾(ěr)數。
　　st的值與(yǔ)旋渦(wō)發生體寬度d和(hé)雷諾數re有(yǒu)關。當2×104〈re〈7×104的範(fàn)圍(wéi)内，st的值(zhí)基本不變。
　　上式(shì)表明(míng)，當d和st爲定(dìng)值時，旋(xuán)渦産生的頻(pín)率(lǜ)f與流體的平(píng)均速度u成(chéng)正比(bǐ)，利用這一(yī)特點(diǎn)制成了渦街流量(liàng)計。
4．蒸汽(qì)的測量(liàng)
　　測(cè)量蒸(zhēng)汽的(de)流量計分(fèn)爲直(zhí)接質量流量計(jì)和推導(dǎo)式(shì)質量流量(liàng)計，渦(wō)街流量計測量(liàng)蒸汽流量(liàng)屬于推導式質量流(liú)量計，其表達式爲：

　　式中：qm：蒸(zhēng)汽的(de)質量(liàng)流(liú)量(liàng)，kg/h；f：渦街(jiē)流量(liàng)計(jì)輸(shū)出頻(pín)率，p/s；kt：工作狀(zhuàng)态下(xià)的流量系(xì)數，p/l；ρf：流(liú)體密度(dù)，kg/m3。
　　從(cóng)上式可知，渦街流量(liàng)計測(cè)量蒸汽流(liú)量主要是(shì)蒸汽(qì)密度的(de)求取(qǔ)，而(ér)蒸汽的密(mì)度可以根據(jù)溫度、壓力的(de)值(zhí)查表得(dé)到。由于蒸汽分(fèn)爲飽(bǎo)和蒸汽和(hé)過熱蒸汽，對于(yú)過熱(rè)蒸汽(qì)要進(jìn)行溫壓補(bǔ)償，對于真(zhēn)正(zhèng)意(yì)義上(shàng)的飽和(hé)蒸(zhēng)汽隻(zhī)需進(jìn)行溫度或(huò)壓力補償即可(kě)，下面(miàn)進行讨論(lùn)。
4.1過熱蒸汽
　　在實(shí)際測量時，由于(yú)工況(kuàng)的變化，飽(bǎo)和蒸(zhēng)汽(qì)和過熱(rè)蒸汽都有(yǒu)可能(néng)偏離原來的設(shè)計狀(zhuàng)态，就使得(dé)通常由蒸(zhēng)汽溫度、壓力求取密度的(de)關系發生(shēng)變化，對(duì)計(jì)量的(de)準确性造(zào)成影(yǐng)響，當過熱蒸汽在經過長距離(lí)的輸送後，或由于管(guǎn)道(dào)保(bǎo)溫措(cuò)施不當，往(wǎng)往(wǎng)會(huì)因爲熱量(liàng)的損失溫度(dù)降低使其從(cóng)過(guò)熱(rè)狀态(tài)進(jìn)入(rù)臨界飽和(hé)狀态(tài)，甚(shèn)至部分(fèn)蒸汽(qì)冷凝(níng)出現相變而(ér)變成水(shuǐ)滴。這(zhè)些水滴對流量的測量究(jiū)竟有(yǒu)多大(dà)的影(yǐng)響，下面舉(jǔ)例說(shuō)明。
　　自産(chǎn)蒸(zhēng)汽壓(yā)力爲(wèi)1.0mpa的過熱蒸(zhēng)汽，其流量爲qm,假(jiǎ)設經(jīng)長距離的(de)輸送後有(yǒu)10％qm冷凝(níng)成水(shuǐ)滴，令其爲(wèi)qm1,而保持汽态的(de)部(bù)分(fèn)爲(wèi)qms,從定義(yì)可知(zhī)，此時(shí)濕蒸(zhēng)汽的(de)幹度(dù)x爲90％。由(yóu)于采用溫壓補(bǔ)償，故依臨界飽(bǎo)和(hé)狀态查表，得(dé)到此時的蒸汽(qì)（幹部分）密(mì)度ρs＝5.6808kg/m3,查水密度表得水(shuǐ)滴的(de)密度(dù)ρl=882.47kg/m3,顯然(rán)水滴和蒸汽幹(gàn)部分的體(tǐ)積流(liú)量爲(wèi)：
qv1=qm1/ρlqvs=qms/ρs
式(shì)中：qv1：水滴(dī)的體積流量，m3/s;
qvs：蒸汽幹(gàn)部分的體(tǐ)積流量,m3/s。
由定義(yì)知，蒸汽幹部分(fèn)體積流量(liàng)占濕(shī)蒸汽總體積流(liú)量之(zhī)比(bǐ)rv爲(wèi)：


　　在該例(lì)中(zhōng)，rv＝99.93％，由此可見(jiàn)，在濕蒸汽(qì)中(zhōng)，水(shuǐ)滴所占的(de)體積(jī)比可(kě)忽(hū)略(luè)不計(jì)。渦街(jiē)流量(liàng)計的(de)輸出僅與流過測量管的流體(tǐ)流速成正(zhèng)比，在(zài)測濕(shī)的(de)飽和蒸(zhēng)汽時(shí)，水(shuǐ)滴對渦(wō)街流量計輸出(chū)的影(yǐng)響可忽略，故可認(rèn)爲，渦街(jiē)流量計(jì)的輸出(chū)完全是由飽和蒸汽幹部(bù)分所(suǒ)引起(qǐ)的(de)，而幹(gàn)部分的密度(dù)無論(lùn)是溫度補償或(huò)壓力(lì)補償都可以(yǐ)正确(què)的查出(chū);如果(guǒ)需要(yào)将(jiāng)冷凝水(shuǐ)也按蒸汽(qì)一樣進(jìn)行計量，則渦(wō)街流量計(jì)的計算結果則(zé)偏低1-x。
4.2飽和蒸汽(qì)
　　當渦(wō)街流(liú)量計安裝在(zài)減壓閥(fá)後，飽和蒸(zhēng)汽突然大幅(fú)度減壓(yā)，流體出現絕熱(rè)膨脹，水滴(dī)部分蒸發，同時(shí)從液相和汽(qì)相中吸收汽化熱，使汽液相(xiàng)溫度降低(dī)。如果溫度降低(dī)的不(bú)多或蒸發前濕(shī)度較高，會(huì)使溫度迅速降(jiàng)低到與(yǔ)新的壓(yā)力所對應的飽和溫度(dù)，建(jiàn)立新(xīn)的平衡。這時蒸(zhēng)汽仍爲飽和蒸(zhēng)汽，如(rú)果(guǒ)壓力降(jiàng)低的很多或蒸發前濕(shī)度(dù)較低(dī)，則因(yīn)水滴蒸發溫度降(jiàng)低後仍(réng)高于新的(de)壓(yā)力(lì)所對(duì)應(yīng)的(de)飽和(hé)溫度，則(zé)蒸(zhēng)汽變爲過熱蒸汽。
　　上(shàng)述蒸發發(fā)生後(hòu)，前一種對(duì)補償(cháng)無影響，僅僅是(shì)蒸汽(qì)中(zhōng)幹(gàn)部分(fèn)增加，幹度相應增大(dà)，後(hòu)一種情(qíng)況即飽和(hé)蒸(zhēng)汽(qì)變爲過熱(rè)蒸汽(qì)，這時對流量計的影(yǐng)響分爲以下(xià)三種情況：
（1）如果流(liú)量計已(yǐ)經(jīng)考慮(lǜ)到蒸(zhēng)汽變(biàn)爲過熱(rè)狀态，或(huò)處于何種狀态(tài)難以(yǐ)确定，或有(yǒu)時是過熱(rè)狀态(tài)有時(shí)是(shì)飽(bǎo)和狀(zhuàng)态，所以采用溫(wēn)壓補償(cháng)，則上述的狀态對(duì)測量(liàng)結果無影(yǐng)響。
（2）如果流量計按飽和蒸(zhēng)汽(qì)考慮，而且采用壓力補償，則上述相變(biàn)将帶來(lái)較小(xiǎo)的誤差，即過熱蒸(zhēng)汽溫(wēn)度(dù)同(tóng)飽和蒸汽(qì)之差所對(duì)應的(de)密(mì)度(dù)差造(zào)成的(de)補償誤差(chà)。
（3）如果流量(liàng)計按(àn)飽和蒸汽考慮(lǜ)，但采用的是溫(wēn)度補(bǔ)償，即将過(guò)熱蒸汽當(dāng)作(zuò)飽(bǎo)和溫度去查密(mì)度表，一般會引(yǐn)起較(jiào)大的誤差(chà)。
如某化工廠鍋(guō)爐房供飽和蒸汽，并(bìng)根據(jù)各用戶中蒸汽壓力(lì)要求(qiú)值最高的(de)一(yī)個(gè)決定鍋爐(lú)供汽壓力爲(wèi)1.0mpa，多數用戶在蒸汽(qì)總管進(jìn)裝置時(shí)先經(jīng)減壓閥進(jìn)行(háng)減(jiǎn)壓。
　　用作進(jìn)入裝置蒸汽(qì)計(jì)量的渦街(jiē)流量計安裝(zhuāng)在減壓（穩壓(yā)）閥(fá)之後。原設計按飽和蒸(zhēng)汽考慮，采用溫(wēn)度補(bǔ)償。經減壓(yā)，蒸汽總管(guǎn)帶入(rù)的水(shuǐ)滴蒸(zhēng)發完後氣溫仍高于(yú)飽和溫(wēn)度，呈過(guò)熱狀(zhuàng)态(tài)，現(xiàn)場采集到的(de)數據如下表。

減壓(yā)後溫(wēn)度(dù)t2	162.4℃
減壓(yā)後壓力(lì)p2	0.42mpa

　　這時流量二次表按(àn)照所測量(liàng)到的溫度(dù)t2＝162.4℃查飽和蒸(zhēng)汽密度表(biǎo)，得ρ2＝3.4528kg/m3而(ér)按照(zhào)t2和p2兩(liǎng)個測(cè)量值(zhí)查(chá)過(guò)熱蒸汽密(mì)度表(biǎo)，得密度ρ2′=2.6897kg/m3，所以質(zhì)量流量計結果出現(xiàn)28.47%的誤差，即(jí)：

　　在本(běn)例(lì)中(zhōng)，如果(guǒ)采用壓力(lì)補償(cháng)，則根據p2＝0.42mpａ的(de)信号(hào)查飽和蒸汽密(mì)度表，應得(dé)到ρ2″=2.7761kg/m3，則(zé)補償(cháng)誤差爲：

5．結(jié)束語
　　某化工廠(chǎng)在對蒸汽的性(xìng)質逐一确定後，針對不同地方(fāng)蒸汽(qì)的性(xìng)質作(zuò)相應的補(bǔ)償系數，使廠(chǎng)内的蒸(zhēng)汽産(chǎn)出(chū)與消耗(hào)基本平衡起來(lái)了，對生産調整(zhěng)以及(jí)節(jiē)能(néng)降耗起到了指導性(xìng)的作用。渦街流(liú)量計(jì)在蒸汽測(cè)量中影響(xiǎng)其測量精(jīng)度因(yīn)素有(yǒu)很多，但隻要在(zài)日常使用中，注(zhù)意以下幾(jǐ)點，其(qí)測量(liàng)精度将(jiāng)會(huì)很高。
（1）儀(yí)表(biǎo)選型(xíng)時，首先清楚蒸(zhēng)汽的(de)工況(kuàng)處于何種(zhǒng)狀(zhuàng)态，這樣(yàng)能夠保證儀表的測量精(jīng)度。
（2）将流量計安裝在(zài)減壓(yā)閥(fá)之前的總管線上(shàng)，由于(yú)蒸汽(qì)未經減壓，一般不存在相(xiàng)變問題，所(suǒ)以将(jiāng)流量(liàng)計(jì)安(ān)裝在(zài)減壓閥(fá)之(zhī)前，按(àn)飽和蒸汽(qì)補償(cháng)方法處理(lǐ)，可保(bǎo)證測量精度。
（3）加(jiā)強蒸汽管(guǎn)道的(de)保溫，減少(shǎo)冷凝水的(de)産生(shēng)和防(fáng)止蒸汽的(de)性質(zhì)轉變(biàn)。

以上内容(róng)來源于(yú)網絡，如(rú)有侵權請(qǐng)聯系(xì)即删(shān)除!