影响涡街流量计准确性的因素有哪些

一、影响因素

涡街流量计的工作原理是在流体中设置漩涡发生体，从而发生体两侧交替产生有规则的漩涡，漩涡列在漩涡发生体下游非对称地排列，产生一定的频率，通过公式f=St×v/（1-1.27d/D）×d（式中：St——斯特劳哈尔数，为无量纲数，与漩涡发生体及雷诺数有关；v——流速；d——发生体迎面宽度；D——公称通径）即可得出流速。

一般来说，涡街流量计输出信号（频率）不受流体物性和组分变化的影响，是指仪表系数仅与漩涡发生体形状和尺寸以及雷诺数有关。它的优点是：结构简单牢固，安装维护方便；多种类流体，液、气、蒸汽及部分混合相皆适用；准确度较高，一般达±1%R；流量范围宽，可达10∶1或20∶1或更大；压头损失小；无零点漂移；价格相对便宜。缺点是：不适于低雷诺数Re＜20000的情况，对高黏度、低流速、小口径的使用有限制；对环境的要求较高，应尽量杜绝有振动的场所，且上游侧需要有较长的直管段；仪表系数较低，且口径愈大愈低。信号分辨力降低，故口径不宜过大，一般应用于DN15~DN300。涡街流量计在测量饱和蒸汽（以饱和蒸汽为例）质量流量时，压力波动、干度变化、振动、差压过大等因素均会影响涡街流量计准确计量。

二、存在的问题分析

工业现场常用质量流量作为测量蒸汽流量的依据，公式如下：

Qm＝Qvρ （1）

式中：Qm——质量流量，kg/h；Qv——体积流量，m3/h；ρ——流体的密度，kg/m3。

由式（1）可知，质量流量与密度有关，也就受压力、温度、流体种类、干度、流速等因素影响，这几种因素直接影响流量值的正确测量。

1.干度变化

涡街流量计在测量饱和蒸汽时，要求饱和蒸汽干度不低于85%。但现场实际情况是饱和蒸汽干度在锅炉内就小于100%，而经管道传送一段距离后，会出现干度低于85%的现象，它使测量值下降。

目前，用于测量蒸汽流量的流量计大部分为体积流量计，*先测得体积流量，然后通过蒸汽的密度计算质量流量，也就是假定蒸汽为完全干燥。但是，蒸汽并非完全干燥，如果不考虑蒸汽干度的影响，得出的数据会低于实际流量。因此，流量计的二次仪表（流量演算仪）应具有设置饱和蒸汽干度以及修正的功能。但在实际工况下确定蒸汽的干度很困难。如果能够改进蒸汽流量计入口处的蒸汽品质，就能改进蒸汽流量计的测量准确度。

2.压力变化大

在热网管道中有很多阀门和减压阀，它们都能改变管道压力。涡街流量计不是质量流量计，它计量蒸汽质量取决于管道流速和蒸汽密度，而密度由压力决定，改变压力就是改变密度，在刚开启阀门时还改变管道流速，这几种情况都会产生计量误差。

在工业现场压力经常发生波动，压力波动会影响饱和蒸汽密度。当压力低于或高于标定值时，直接影响质量流量值偏高或偏低。

3.管道及流量计震动

涡街流量计仪表系数误差随管道震动加速度的增加而变大，整体抗震性能较差。在相同管道震动加速度条件下，无论震动频率如何变化，涡街流量计仪表系数误差随流量增大有减小趋势，小流量下受管道震动影响*大。同时，涡街流量计仪表系数随管道震动频率的增大而减小。

管道及流量计加固不好，或流量计靠近电动机就会产生震动。震动会对涡街流量计产生干扰，使流量计测量值偏高或造成流量误判。

4.流量计出口侧通向大气

涡街流量计出口侧通向大气，会出现前后压差过大的现象，这会导致流速达到上限，因此不能正确反映流量变化。出现这种情况主要是由于零点漂移和引压管布置不合理造成的。

5.流量计前后直管段安装不符合要求

涡街流量计的安装对其前后直管段有一定要求，如不符合要求，便会影响卡门涡街的正确形成，从而影响饱和蒸汽的测量值。如LUGB-2310型涡街流量计，在管道上游安装一个弯头时，应在涡街流量计的上游侧配置长度大于等于20D（D为流量计公称通径）的直管段，下游侧配置长度大于等于5D的直管段。

三、问题的解决方法

1.干度低于85%

当饱和蒸汽干度变化较大且低于85%时，应在流量计出口侧（7~8）D处安装一个湿度变送器，并根据可测数据按下式进行修正：

V=XVg+（1-X）Vf

式中：V——湿蒸汽比容，m3/kg；X——干度，%；Vg——饱和蒸汽的比容，m3/kg；Vf——水的比容，m3/kg；（1-X）——湿度，%。

将处理后的湿蒸汽比容参与质量流量的计算可得到准确的数据。现在市场上的智能流量积算仪，一般只能实现压力补偿而无干度补偿，一旦遇到干度低于85%的蒸汽（饱和）时则不能正确反映质量流量值。*好采用既适用于压力补偿又适用于干度补偿的智能流量显示仪。

2.波动的压力

如上所述，由于饱和蒸汽对压力、温度、密度之间有一定的对应关系，因此，只需根据压力变化情况对所测流量密度进行修正（如查表分段补偿法等），就可得到较为正确的测量值。

3.管道及流量计震动

对于管道及流量计产生的震动，应立即采取加固措施，严格按要求施工。若不得已要安装在震动较强的管道上，必须采取减震措施，在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置，并加防震垫。特别注意：在空压机出口处震动较强，不能安装传感器，应安装在储气罐之后。

4.流量计出口侧通向大气

涡街流量计出口侧直接通向大气，流速容易达到上限值，这是由前后压差过大造成的。此时，涡街流量计因输出模拟信号（4～20）mA或脉冲信号超限，系统不能正确反映测量值。因此，应严格限制饱和蒸汽流速使之低于上限，或在上游侧前面加整流器。在条件允许的情况下也可采用提高背压的方法。

5.直管段安装不符合要求

对于直管段的安装一定要严格按照规范执行，不能因为环境条件不允许或者施工方便随便安装流量计。此外，对流量计应定期检查校验，并确保直流电压源为24V，*低也不能小于21V。

四、结束语

笔者认为，涡街流量计使用过程中影响测量值的原因多来自以上问题，而对这些问题的解决方法效果都比较明显。在使用中应特别重视干度、压力波动、流量计出口侧通大气等。而管道震动、直管段等在一般说明书均有较为详细的介绍和规定。建议在选用涡街流量计测量流量时，*好采用有压力、温度、流体种类、干度及流速补偿的涡街流量计，以达到计量准确。

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