渦街流量計的介紹及測量應用

標準孔板流量計在1980年代被廣泛用於飽和蒸汽流量的測量，但從流量儀表的發展來看，孔板流量計雖然歷史悠久，應用範圍廣泛；人們對他進行了很好的研究，實驗數據齊全，但使用標準孔板流量計測量飽和蒸汽流量還存在一些不足：一是壓力損失大；二、導壓管、三組閥門及接頭易洩漏；第三，測量範圍小，一般為3：1，對於較大的流量波動容易造成測量值偏低。渦街流量計結構簡單，渦街變送器直接安裝在管道上，克服了管道洩漏現象。此外，渦街流量計壓力損失小，量程寬，飽和蒸汽的量程比可達30：1。因此，隨著渦街流量計測量技術的成熟，渦街流量計的使用越來越普及。

一、渦街流量計的測量原理

渦街流量計利用流體振盪原理來測量流量。當流體通過管道中的渦流變送器時，在三角柱渦流發生器的後面，上下交替產生兩排與流量成正比的渦流。渦流的釋放頻率與流經渦流發生器的流體平均速度和渦流發生器的特徵寬度有關，可表示為：

式中：F為渦流釋放頻率，Hz； V——流過渦流發生器的流體的平均速度，m/s； D——渦流發生器的特徵寬度，m； ST 為斯特勞哈爾數，無量綱，取值範圍為 0.14-0.27。 ST 是雷諾數的函數，st=f (1/re)。

當雷諾數Re在102-105範圍內時，st值約為0.2。因此，測量時流體的雷諾數應為102-105，渦流頻率f=0.2v/d。

因此，通過測量渦流頻率可以計算出流過渦流發生器的流體的平均速度V，然後由公式q=va可以得到流量Q，其中a是流體流動的截面積通過渦流發生器。

當發電機兩側產生渦流時，利用壓電傳感器測量垂直於流體流動方向的交變升力變化，將升力變化轉化為電頻率信號，將該頻率信號放大整形後輸出到二次儀表進行累計和顯示。

2、渦街流量計的應用

2.1 渦街流量計的選擇

2.1.1 渦街流量變送器的選型

在飽和蒸汽測量中，我公司採用合肥儀表總廠生產的VA型壓電渦街流量變送器。由於渦街流量計的量程較寬，在實際應用中，一般認為飽和蒸汽的流量不低於渦街流量計的下限，即流體流量不得低於5m/ s。根據蒸汽消耗量選擇不同直徑的渦街流量變送器，而不是現有的工藝管道直徑。

2.1.2壓力補償壓力變送器的選擇

由於飽和蒸汽管道較長，壓力波動大，必須採用壓力補償。考慮到壓力、溫度和密度的對應關係，測量中只能採用壓力補償。由於我公司管道的飽和蒸汽壓力在0.3-0.7mpa範圍內，因此壓力變送器的量程可選為1MPa。