影響渦街流量計(jì)準(zhǔn)確性的因素有哪些
一、影響因素
渦街流量計(jì)的工作原理是在流體中設(shè)置漩渦發(fā)生體，從而發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生有規(guī)則的漩渦，漩渦列在漩渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列，產(chǎn)生一定的頻率，通過公式f=St×v/（1-1.27d/D）×d（式中：St——斯特勞哈爾數(shù)，為無量綱數(shù)，與漩渦發(fā)生體及雷諾數(shù)有關(guān)；v——流速；d——發(fā)生體迎面寬度；D——公稱通徑）即可得出流速。
一般來說，渦街流量計(jì)輸出信號(hào)（頻率）不受流體物性和組分變化的影響，是指儀表系數(shù)僅與漩渦發(fā)生體形狀和尺寸以及雷諾數(shù)有關(guān)。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝維護(hù)方便；多種類流體，液、氣、蒸汽及部分混合相皆適用；準(zhǔn)確度較高，一般達(dá)±1%R；流量范圍寬，可達(dá)10∶1或20∶1或更大；壓頭損失??；無零點(diǎn)漂移；價(jià)格相對(duì)便宜。缺點(diǎn)是：不適于低雷諾數(shù)Re＜20000的情況，對(duì)高黏度、低流速、小口徑的使用有限制；對(duì)環(huán)境的要求較高，應(yīng)盡量杜絕有振動(dòng)的場所，且上游側(cè)需要有較長的直管段；儀表系數(shù)較低，且口徑愈大愈低。信號(hào)分辨力降低，故口徑不宜過大，一般應(yīng)用于DN15~DN300。渦街流量計(jì)在測量飽和蒸汽（以飽和蒸汽為例）質(zhì)量流量時(shí)，壓力波動(dòng)、干度變化、振動(dòng)、差壓過大等因素均會(huì)影響渦街流量計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量。
二、存在的問題分析
工業(yè)現(xiàn)場常用質(zhì)量流量作為測量蒸汽流量的依據(jù)，公式如下：
Qm＝Qvρ （1）
式中：Qm——質(zhì)量流量，kg/h；Qv——體積流量，m3/h；ρ——流體的密度，kg/m3。
由式（1）可知，質(zhì)量流量與密度有關(guān)，也就受壓力、溫度、流體種類、干度、流速等因素影響，這幾種因素直接影響流量值的正確測量。
1.干度變化
渦街流量計(jì)在測量飽和蒸汽時(shí)，要求飽和蒸汽干度不低于85%。但現(xiàn)場實(shí)際情況是飽和蒸汽干度在鍋爐內(nèi)就小于100%，而經(jīng)管道傳送一段距離后，會(huì)出現(xiàn)干度低于85%的現(xiàn)象，它使測量值下降。
目前，用于測量蒸汽流量的流量計(jì)大部分為體積流量計(jì)，*先測得體積流量，然后通過蒸汽的密度計(jì)算質(zhì)量流量，也就是假定蒸汽為完全干燥。但是，蒸汽并非完全干燥，如果不考慮蒸汽干度的影響，得出的數(shù)據(jù)會(huì)低于實(shí)際流量。因此，流量計(jì)的二次儀表（流量演算儀）應(yīng)具有設(shè)置飽和蒸汽干度以及修正的功能。但在實(shí)際工況下確定蒸汽的干度很困難。如果能夠改進(jìn)蒸汽流量計(jì)入口處的蒸汽品質(zhì)，就能改進(jìn)蒸汽流量計(jì)的測量準(zhǔn)確度。
2.壓力變化大
在熱網(wǎng)管道中有很多閥門和減壓閥，它們都能改變管道壓力。渦街流量計(jì)不是質(zhì)量流量計(jì)，它計(jì)量蒸汽質(zhì)量取決于管道流速和蒸汽密度，而密度由壓力決定，改變壓力就是改變密度，在剛開啟閥門時(shí)還改變管道流速，這幾種情況都會(huì)產(chǎn)生計(jì)量誤差。
在工業(yè)現(xiàn)場壓力經(jīng)常發(fā)生波動(dòng)，壓力波動(dòng)會(huì)影響飽和蒸汽密度。當(dāng)壓力低于或高于標(biāo)定值時(shí)，直接影響質(zhì)量流量值偏高或偏低。
3.管道及流量計(jì)震動(dòng)
渦街流量計(jì)儀表系數(shù)誤差隨管道震動(dòng)加速度的增加而變大，整體抗震性能較差。在相同管道震動(dòng)加速度條件下，無論震動(dòng)頻率如何變化，渦街流量計(jì)儀表系數(shù)誤差隨流量增大有減小趨勢，小流量下受管道震動(dòng)影響*大。同時(shí)，渦街流量計(jì)儀表系數(shù)隨管道震動(dòng)頻率的增大而減小。
管道及流量計(jì)加固不好，或流量計(jì)靠近電動(dòng)機(jī)就會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)。震動(dòng)會(huì)對(duì)渦街流量計(jì)產(chǎn)生干擾，使流量計(jì)測量值偏高或造成流量誤判。
4.流量計(jì)出口側(cè)通向大氣
渦街流量計(jì)出口側(cè)通向大氣，會(huì)出現(xiàn)前后壓差過大的現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致流速達(dá)到上限，因此不能正確反映流量變化。出現(xiàn)這種情況主要是由于零點(diǎn)漂移和引壓管布置不合理造成的。
5.流量計(jì)前后直管段安裝不符合要求
渦街流量計(jì)的安裝對(duì)其前后直管段有一定要求，如不符合要求，便會(huì)影響卡門渦街的正確形成，從而影響飽和蒸汽的測量值。如LUGB-2310型渦街流量計(jì)，在管道上游安裝一個(gè)彎頭時(shí)，應(yīng)在渦街流量計(jì)的上游側(cè)配置長度大于等于20D（D為流量計(jì)公稱通徑）的直管段，下游側(cè)配置長度大于等于5D的直管段。
三、問題的解決方法
1.干度低于85%
當(dāng)飽和蒸汽干度變化較大且低于85%時(shí)，應(yīng)在流量計(jì)出口側(cè)（7~8）D處安裝一個(gè)濕度變送器，并根據(jù)可測數(shù)據(jù)按下式進(jìn)行修正：
V=XVg+（1-X）Vf
式中：V——濕蒸汽比容，m3/kg；X——干度，%；Vg——飽和蒸汽的比容，m3/kg；Vf——水的比容，m3/kg；（1-X）——濕度，%。
將處理后的濕蒸汽比容參與質(zhì)量流量的計(jì)算可得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。現(xiàn)在市場上的智能流量積算儀，一般只能實(shí)現(xiàn)壓力補(bǔ)償而無干度補(bǔ)償，一旦遇到干度低于85%的蒸汽（飽和）時(shí)則不能正確反映質(zhì)量流量值。*好采用既適用于壓力補(bǔ)償又適用于干度補(bǔ)償?shù)闹悄芰髁匡@示儀。
2.波動(dòng)的壓力
如上所述，由于飽和蒸汽對(duì)壓力、溫度、密度之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，只需根據(jù)壓力變化情況對(duì)所測流量密度進(jìn)行修正（如查表分段補(bǔ)償法等），就可得到較為正確的測量值。
3.管道及流量計(jì)震動(dòng)
對(duì)于管道及流量計(jì)產(chǎn)生的震動(dòng)，應(yīng)立即采取加固措施，嚴(yán)格按要求施工。若不得已要安裝在震動(dòng)較強(qiáng)的管道上，必須采取減震措施，在傳感器的上下游2D處分別設(shè)置管道緊固裝置，并加防震墊。特別注意：在空壓機(jī)出口處震動(dòng)較強(qiáng)，不能安裝傳感器，應(yīng)安裝在儲(chǔ)氣罐之后。
4.流量計(jì)出口側(cè)通向大氣
渦街流量計(jì)出口側(cè)直接通向大氣，流速容易達(dá)到上限值，這是由前后壓差過大造成的。此時(shí)，渦街流量計(jì)因輸出模擬信號(hào)（4～20）mA或脈沖信號(hào)超限，系統(tǒng)不能正確反映測量值。因此，應(yīng)嚴(yán)格限制飽和蒸汽流速使之低于上限，或在上游側(cè)前面加整流器。在條件允許的情況下也可采用提高背壓的方法。
5.直管段安裝不符合要求
對(duì)于直管段的安裝一定要嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行，不能因?yàn)榄h(huán)境條件不允許或者施工方便隨便安裝流量計(jì)。此外，對(duì)流量計(jì)應(yīng)定期檢查校驗(yàn)，并確保直流電壓源為24V，*低也不能小于21V。
四、結(jié)束語
筆者認(rèn)為，渦街流量計(jì)使用過程中影響測量值的原因多來自以上問題，而對(duì)這些問題的解決方法效果都比較明顯。在使用中應(yīng)特別重視干度、壓力波動(dòng)、流量計(jì)出口側(cè)通大氣等。而管道震動(dòng)、直管段等在一般說明書均有較為詳細(xì)的介紹和規(guī)定。建議在選用渦街流量計(jì)測量流量時(shí)，*好采用有壓力、溫度、流體種類、干度及流速補(bǔ)償?shù)臏u街流量計(jì)，以達(dá)到計(jì)量準(zhǔn)確。