技术文章

内容摘要

蒸汽是物质受热受压后由液态变为气态的形式，通俗点说蒸气就是液体（液态物质）蒸发或沸腾后所产生（成为）的气体（气态物质）。蒸汽在我们日常生活中也很常见，当然随着目前热力电力等行业的迅猛发展，包括企业对能源成本考核的加强，蒸汽的计量逐渐被重视起来。尤其针对蒸汽的贸易计量因关系到各商户的贸易经济利益，则更能突显出蒸汽计量的准确、高效、可靠性是如此的重要。

加强蒸汽计量的管理、提高工作效率、完善运营成本是开展蒸汽计量工作始终如一的目的。现如今蒸汽的运用十分广泛，可以说大部分企业都有对蒸汽用料的需求，像电厂、冶金、铸造、纺织、印染厂、食品厂、能源、医药等领域。对于蒸汽的计量越来越多的企业选择使用涡街流量计，为什么涡街流量计会受到如此大的重用，在于它在测量蒸汽上有比其他流量计更出色的特点。

首先涡街流量计是根据卡门涡街原理研发的所以叫做涡街流量计，能够测量蒸汽的标况体积流量以及质量流量。其工作原理详细点讲是在流体中设有漩涡发生体（漩涡发生体如图），当液体流经时会从漩涡发生体两侧产生交替并且有规则的漩涡，故这种漩涡便是卡门涡街。漩涡数列在漩涡发生体的下游并对称有规律排列，设漩涡的发生频率为f，所测量的介质流动平均速度为u，漩涡发生体迎面宽度为d，仪表通经为D，依据卡门涡街原理可以得到如下关系式：

F=SrU1/d=SrU/md

其中U1表示为漩涡发生体两侧的平均流速，单位为：m/s

Sr：斯特劳哈尔数；

m=漩涡发生体两侧弓形面积与管道的横截面面积比，管道内体积流量为qv为：

qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr

K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1

其中K=流量计的仪表系数（又称K系数），脉冲数/m³（P/m³）

K除了与漩涡发生体、管道尺寸有关系之外，还与斯特劳哈尔数有关系。斯特劳哈尔数属于无量纲参数，它与漩涡发生体形状以及雷诺数有关，圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见，在ReD=2×104～7×106范围内，Sr可视为常数，这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时，涡街流量表的流量计算式为

其中qVn，qV=分别为标准状态下(0oC或20oC，101.325kPa)和工况下的体积流量，m3/h；
Pn，P=分别为标准状态下和工况下的绝对压力，Pa；
Tn，T=分别为标准状态下和工况下的热力学温度，K；
Zn，Z=分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。
由上公式可见，涡街流量表输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量，这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度，流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。

涡街流量计的基本结构比较简单主要是由检测元件、漩涡发生体、信号处理放大电路等部分组成，目前国内对涡街流量计的研发创新已经相当成熟，全新设计理念已将温度、压力、流量信号集于一体，通过智能数字处理系统将三种信号混合处理后进行自动补偿并输出准确的标准流量。此外它还有很多优势特点，尤其是具有超常使用寿命，综合来讲涡街流量计的性价比确实要高些，要比传统类型的流量计使用效果更好。正是因为在工况场合中可发挥出下面优势特点，才使得涡街流量计的运用得到全面发展，满足多种复杂场景的运用需求。

1.与介质无接触式测量

涡街流量计的测量传感器不会与介质有直接接触，能够延长仪表使用寿命，性能稳定，且不会影响测量精度。

2.测量范围宽，量程比好

对于部分测量蒸汽不平衡的现场用涡街流量计是很有必要的，涡街流量计测量范围宽，并且测量的量程比可以达到1：10，甚至能达到1:20。

3.安装便捷，可减少故障点

涡街流量计的安装很方便，较比一些差压式流量计来说安装要简单很多，即节省了安装费用，又减少故障点，高效提升生产效率，后续维护也十分方便。

4.全自动化电路设计，自动补偿

表体集成了温度与压力自动补偿功能，全智能数字化电路设计，可自动补偿被测介质的密度或者是标况体积流量、标准质量流量。

5.测量精度高，自动修正功能

具有全新数字滤波以及自动修正功能，无可动部件，可靠性高，能够确保流量测量更加准确可靠。

6.可测量多种类型介质，运用范围很广

虽然涡街流量计能够测量蒸汽，且测量蒸汽计量非常用优势，它也能够测量液体、气体。像导热油、氧气、二氧化碳、压缩空气、空气、汽油、热水、纯水等多种类型介质，运用非常全面广泛。

7.全新点阵汉字液晶显示

涡街流量计采用全新的外观设计，本体采用精密铸造工艺，外形美观，可以针对耐高温、抗腐蚀现场运用，智能表头读数清晰直观，可以准确显示瞬时流量与累计流量。

8.多种结构类型可满足不同工况要求

街流量计的结构形式包含：一体式/分体式/插入式涡街流量计三种；

其次连接形式也分为以下几种：法兰夹装式（对夹式）/法兰连接/螺纹连接/卡箍连接四种；补偿功能包含：温度压力补偿、单温度补偿、单压力补偿、无补偿功能；

高温现场可选择耐高温型（上限高温≥350℃）；高压现场可选择耐高压型涡街流量计（＞4.0MPa协议供货）；易燃易爆现场可以选择防爆型涡街流量计（我司上海有恒测控技术有限公司已取得防爆证书）；因此用户可以根据现场要求选择匹配的涡街流量计。

9.具有多种输出方式

涡街流量计具有多种输出方式，包括脉冲输出、电流输出、电压输出、4-20mA输出、RS485输出等，根据现场测量要求选择即可。

10.运行稳定、安全性高、维护量少

涡街流量计的安全稳定性比较高，误差量小，通过正确合理的使用在任何环境下及测量不同类型介质时，都能够得到高精度测量结果，用户在日常操作管理过程中省心又省力。

11.日常运维量少，使用寿命长

只要通过正确合理的应用，并且通过正确方式对仪表进行维护和保养，不仅可延长其使用寿命，还能保证在功能性方面得到更稳定保障，不用担心出现任何意外故障和安全风险，对工作环境不会造成任何经济损失，因此用户是可以放心使用。

12.可满足数据长期储存功能

流量计具有特色的时间显示和实时数据存储功能，可确保内部数据不会丢失，并可在任何情况下保存。

13.压力损失非常小

涡街流量传感器压力损失很小，例如:当饱和蒸汽压力为0.6MPa，流速为30m/s，其压力损失为4kPa，还与管内壁的光滑程度有关。

通过以上对涡街流量计功能特点的汇总可见它的优势非常全面，涡街流量计在测量蒸汽时通常选择带温度与压力补偿型，在实际测量过程中往往是通过温度和压力的测量来间接测算出介质密度，再与涡街流量计所测算出的体积数值相计算就可以得出质量流量，这是涡街流量计测量蒸汽流量很普遍也是比较常用的形式。就算测量不同类型的蒸汽如湿蒸汽、饱和蒸汽和过热蒸汽等蒸汽表现出不同的测量特性，涡街流量计可以有效地适应这种变化。为了更方便使用我司推出了采用微功耗技术多种功能结构为一体的电池供电型可就地显示瞬时流量、累积流量的涡街流量计。像温度补偿一体型涡街流量计还带有温度传感器，可以直接测量出饱和蒸汽的温度并计算出压力，从而显示饱和蒸汽的质量流量。温压补偿一体型带有温度、压力传感器，用于蒸汽或一般气体流量测量，能够直接测量出气体介质的温度和压力，从而显示气体的标况体积流量与标准质量流量。

涡街流量计的选型参数：

1.测量介质：液体、一般气体、蒸汽

2.公称通径：DN15~DN300(满管式)、DN150~DN2000(插入式)、DN2000以上口径协议供货

3.介质温度：-20~100℃(常温)、-20~250℃(中温)、-20~320℃(高温)、-20~350℃(超高温)

4.公称压力：1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa（>4.0协议供货）

5.精度：±1%R，±1.5%R（满管式）；±1.5%R，±2.5%R（插入式）

6.供电电源：+12VDC(三线制脉冲输出)、+24VDC(三线制脉冲输出型及二线制电流输出型)、3.6V锂电池、双供电

7.本体材质：304不锈钢（其它材料协议供货）

8.防护等级：IP65（其它防护等级协议供货）

9.环境条件：温度-20℃~55℃，相对湿度5%~90%，大气压力86~106kPa。

量程范围表：

涡街流量计除了运用于蒸汽的计量在其他行业、工况条件也可以准确的测量出流量大小。对于液体的计量如水、热水、冷水、废水等尤其非导电液体的测量，涡街流量计也一样有用武之地，如化工、石油、轻工业、能源、电力等生产工程中的水资源流量监测。

【医疗行业中对设备流量的计量】

在医疗范畴中制氧机、呼吸机等设备，需要对氧气的流量进行测量，以确保呼吸机、制氧机等设备能够以正确的速率提供氧气。

【饮料食品领域对各种液体的计量】

涡街流量计在食品饮品行业中的运用也十分广泛，比如可以测量各种液体，如饮用水、果汁、啤酒、饮料等加工过程中对流量的也是该行业十分关注的问题。

【加油站、油井开采等领域】

涡街流量计能够测量气体、蒸汽以及液体，工业常见液体中的油品也可以用涡街流量计进行计量，其运用也覆盖了油井的开采到炼油过程中的各种流体的测量。加油站、油田、油井开采等对于流量的测量也关于到生产与运营成本可以说是至关重要的。

【热力电力行业的贸易结算领域】

热电行业作为我国经济的基础，在近几年得到迅猛发展，用于贸易结算的蒸汽流量计伴随热电行业发展达到一定成就，而涡街流量计以其自身的特点在众多流量计中，发展最为迅速，因此这一领域运用涡街流量计计量蒸汽可以说最为广泛。

由此可见涡街流量计不但运用范围广泛，且目前的技术水平已发展到可在控制回路中较好地应用。但由于所处环境、工艺介质及管路系统等复杂性，真正应用好涡街流量计，还需要广大用户在实践中不断摸索。最根本的在于科学的选型、正确的安装、细心的维护。

涡街流量计正确的安装方法：

【安装环境的要求】

1.安装环境是不论在任何运用领域中都要首先考虑到的关键因素，环境处理不当会影响流量计稳定性，甚至影响测量精度，缩短仪表使用寿命。

2.安装现场不应有强震动感以及强磁场干扰，不论泵或者阀门所引起的管道震动都会引起测量误差，严重的甚至会影响仪表的正常测量。因此须在管道的上下游2D处加设管道紧固装置，以支撑管道或是用软管隔离，加强抗震效果。

3.安装位置应当避开高温热源以及辐射源的直接影响，若要必须安装须有隔热通风装置。尤其在测量蒸汽等高温介质时，为了防止转换器温度过高，应进行隔热处理，确保流量计外壳暴露在外，以便热量向外辐射，防止仪表电子部件温度过高影响流量计的寿命。

4.要避开高温环境和强腐蚀气体环境，若必须安装需要加设通风装置。

流量计应尽量避免安装在架空较长的管道上，由于管道的下垂容易造成流量计与法兰间的密封泄漏。若必须安装时，须在流量计的上下游2D处分别设置管道支撑点。

5.条件允许的话仪表尽量安装在室内，安装在室外要注意防水，防潮及防晒，使用防护罩遮阳，特别注意在电气接口处应将电缆线弯成U形，避免水顺着电缆线进入放大器壳内。

6.请保证管道内介质处于满管状态，流量计可以安装在水平或者垂直管道上，如果安装在垂直管道上，被测介质是液体时须自下往上流动。

【安装使用注意事项】

1.涡街流量计的流向箭头方向应于管道内流体流动的方向一致。

2.安装流量计的管道要符合本说明书规定的前后直管段，否则会影响流量计的测量精度，严重时会损坏流量计。

3.安装流量计时，在电焊法兰或者管道的过程中，流量计须不在管道上，以免损坏流量计的内部配件。

4.流量计运行前仔细检查流量计的安装及接线等是否正确无误。

5.如是DC24V供电的流量计，务必先提前用万用表检测DC24V的供电电源是否含有交流电成分，如含有交流电成分则千万不要接线，会造成线路板烧坏，无法使用；请务必保证供电电源是DC24V。

6.接通电源后观察液晶屏幕是否有流量显示。

7.缓慢打开阀门，打开时间不小于2分钟，到一个较小的压力时停止，观察传感器周围是否有泄漏现象，并观察液晶屏幕是否有流量显示。

8.若情况正常，则开大阀门，稳定一段时间后，观察液晶屏幕显示的流量是否正常。

涡街流量计虽然可以用来测量一些特定场合的液体，但是液体流量计的种类比较多，对于导电液体可以选择电磁流量计、一般液体还可以选用涡轮流量计、超声波等等，无论选择哪款流量计，都需要了解现场的实际工作情况。最根本在于选择流量计类型要以实际工况合理科学选型。

言归正传相信随着制造 工艺、新材料和微处理技术的发展，不断升级的涡街流量计必将展示出更加优异的性能。为越来越多的用户所接受，相比在未来的流量测量领域涡街流量计必将发挥更多作用。