合理準(zhǔn)確地進行蒸汽流量計量，是企業(yè)進行對外蒸汽貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)，也是企業(yè)能夠準(zhǔn)確考核能源消耗，計算生產(chǎn)成本的重要保證。

對于蒸汽流量的計量，在20世紀(jì)80年代人們普遍采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計。從流量儀表發(fā)展?fàn)顩r來看，孔板流量計盡管其歷史悠久，應(yīng)用范圍廣，人們對他的研究也*充分，實驗數(shù)據(jù)*完整，但終因其壓力損失大、容易泄漏、量程范圍小及精度低等缺點，而被渦街流量計所取代。

渦街流量計由于結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，適用于測量多種流體，特別是其精度高、量程比寬、壓損小、輸出與流量成正比的脈沖信號等優(yōu)點，在流量計量特別是蒸汽流量計量中得到了廣泛的應(yīng)用。

1、渦街流量計測量原理

渦街流量計是由設(shè)計在流場中的旋渦發(fā)生體、檢測探頭及相應(yīng)的電子線路等組成。當(dāng)流體流經(jīng)旋渦發(fā)生體時，它的兩側(cè)就形成了交替變化的兩排旋渦，這種旋渦被稱為卡門渦街。

斯特羅哈爾在卡門渦街理論的基礎(chǔ)上又提出了卡門渦街的頻率與流體的流速成正比，并給出了頻率與流速的關(guān)系式：

f = St × V/d

式中：f 渦街發(fā)生頻率 (Hz)

V旋渦發(fā)生體兩側(cè)的平均流速(m/s )

St 斯特羅哈爾系數(shù)（常數(shù)）

d－旋渦發(fā)生體的寬度 (m)

由此可見，通過測量卡曼渦街分離頻率便可算出瞬時流量。其中,斯特羅哈爾數(shù)（St）是無因次未知數(shù)，

圖（二）表示斯特勞哈爾數(shù)（St）與雷諾數(shù)（Re）的關(guān)系。

這些交替變化的旋渦就形成了一系列交替變化的負(fù)壓力，該壓力作用在檢測探頭上，便產(chǎn)生一系列交變電信號，經(jīng)過前置放大器轉(zhuǎn)換、整形、放大處理后，輸出與旋渦同步成正比的脈沖頻率信號或標(biāo)準(zhǔn)信號。

在流體管道中，垂直插入—個柱形阻擋物，在其后部（相對于流體流向）兩側(cè)就會交替地產(chǎn)生旋渦。隨著流體向下游流動形成旋渦列，我們稱之為卡門渦街。我們把產(chǎn)生旋渦的柱形阻擋物定義為旋渦發(fā)生體在一定條件下旋渦的分離頻率與流體的流速成線性關(guān)系。因而，只要檢測出旋渦分離的頻率，即可計算出管道內(nèi)流體的流速或流量。

2、渦街流量計的結(jié)構(gòu)

渦街流量計由漩渦發(fā)生體、漩渦頻率檢測元件(俗稱探頭)及信號處理電路(俗稱放大板)等幾部分組成。

2.1旋渦發(fā)生體旋渦發(fā)生體形狀有圓柱、三角柱、T型柱、四角柱等，目前采用較多的是三角柱形，它的邊界層分離點固定，即其斯特羅哈爾數(shù)s相對恒定。

2.2漩渦頻率檢測元件檢測方式從熱絲式、熱敏式逐漸發(fā)展到應(yīng)力式、磁敏式及差動開關(guān)電容式、超聲波式等。目前應(yīng)用較多的為應(yīng)力式，檢測元件多采用壓電元件。

流體流經(jīng)柱體時，旋渦交錯分離，在柱體的兩側(cè)及柱體后面的尾流中產(chǎn)生脈動的壓力。位于柱體后面的檢測探頭受這種微小脈動壓力的作用，使探頭內(nèi)的壓電晶體元件受交變應(yīng)力而產(chǎn)生相應(yīng)的交變電荷信號，送入信號處理電路。

2.3信號處理電路信號處理電路雖然不同廠家設(shè)計的會有所不同，但基本都由電荷轉(zhuǎn)換器、放大器、低通濾波器、史密特觸發(fā)器及脈沖輸出放大器等幾部分組成，如圖1所示。

1)電荷轉(zhuǎn)換器：將從壓電元件輸出的交變電荷信號轉(zhuǎn)換成與電荷量成比例的電壓信號；

2)放大器、低通濾波器：進行信號放大，消噪；

3)史密特觸發(fā)器：把旋渦頻率的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成一定幅值的脈沖信號，同時因該電路對輸入輸出信號具有滯后作用，因此能防止由噪聲產(chǎn)生的振蕩；

4)脈沖輸出放大器：將史密特整形電路輸出的脈沖信號放大。送入二次儀表(流量積算儀或微機)。

3、蒸汽流量測量中的壓力溫度補償

渦街流量計測量出的流體的流量為體積流量，而在蒸汽貿(mào)易結(jié)算或企業(yè)計算蒸汽用量時往往用質(zhì)量流量進行計算，為此需要將蒸汽的體積流量通過密度值(ρ)換算成質(zhì)量流量

Qm=ρQv

蒸汽分為飽和蒸汽和過熱蒸汽兩種，對于飽和蒸汽，其壓力與溫度存在一一對應(yīng)關(guān)系，密度為壓力或溫度的單值函數(shù)。因此僅用壓力變送器測量出蒸汽的壓力(稱為壓力補償)，或僅用溫度變送器測量出蒸汽的溫度(稱為溫度補償)，然后將壓力或溫度信號送人二次儀表，就可以計算出蒸汽的密度，進而獲得蒸汽的質(zhì)量流量。壓力補償和溫度補償僅取其一即可。在具體工作中究竟采用哪個參數(shù)，要從兩個參數(shù)檢測元件的響應(yīng)速度、檢測精度、對環(huán)境變化的影響及安裝測量元件后對流量測量的影響等因素考慮。一般情況下，在飽和蒸汽測量中均采用壓力參數(shù)補償。對于過熱蒸汽，其密度值是壓力和溫度兩個參數(shù)的函數(shù)，因此需要壓力、溫度兩個參數(shù)的補償，*后由二次儀表計算出蒸汽密度，換算l葉I蒸汽的質(zhì)量流量。

4、渦街流量計的安裝要求

1)由于在流體流動穩(wěn)定的情況下，流體通過旋渦發(fā)生體兩側(cè)時才能夠交替地產(chǎn)生有規(guī)律的旋渦，因此流量計應(yīng)盡可能安裝在振動和沖擊小的場所，安裝位置在5～20Hz的振動頻率下，要求振動加速度不大于lg，否則應(yīng)采取減振措施，例如在流量計安裝處振源來向的管道上加裝固定支撐架，或在流量計上安裝防振接頭。

2)要求流量計的前后要有一定的直管段，直管段的長度應(yīng)符合表1的要求(其中D為管道直徑)。在規(guī)定的直管段長度內(nèi)，管道入流段與出流段目測應(yīng)是平直的。為保證被測介質(zhì)滿管，流量計應(yīng)盡量避免安裝在調(diào)節(jié)閥、半開閘閥的下游。一般情況下不在擴大管后安裝流量計。如果流量測量時需要進行溫度或壓力補償時，取壓點應(yīng)在流量計前l(fā)D以外，測溫點應(yīng)在流量計后5D以外。

3)渦街流量計的信號檢測電路(放大板)可以正常工作的環(huán)境溫度為-40℃≤T≤55℃，如果不能滿足此條件，儀表選型時可考慮選擇分體式結(jié)構(gòu)。

4)流量計安裝地點盡量遠(yuǎn)離高壓用電設(shè)備，做好儀表接地，流量計信號線應(yīng)選用屏蔽電纜，以免信號受到工頻干擾，造成計量誤差。

5、渦街流量計的檢測

當(dāng)渦街流量計工作半年左右時間或出現(xiàn)故障時，可以按以下方法檢測流量計是否能正常

5.1探頭的檢測

1)萬用表檢測法：用萬用表200MΩ檔測量探頭的絕緣阻值，常溫下應(yīng)為10～lOOMΩ。用萬用表2n檔，測量探頭的電容值，空載時電容應(yīng)為0.15～0.35nF之間恒定不變。當(dāng)有外界振動或流體流動時，電容值發(fā)生變化，且比空載時要大，則探頭正常。

2)示波器檢測法：將探頭與示波器相連，輕敲探頭頭部，若示波器屏幕上出現(xiàn)不規(guī)則正弦波，則說明探頭完好，無類似波形則探頭損壞。

5.2 放大板的檢測

雖然各生產(chǎn)廠家的放大板略有差異，但大多都在放大板電路上設(shè)置了信號檢測點，可以用示波器逐一檢測各點波形，一般在施密特觸發(fā)器前的檢測點，信號波形應(yīng)為幅值不等的正弦波，在施密特觸發(fā)器后信號波形為方波。如果出現(xiàn)多波形、丟波形或無波形的情況，說明放大板工作不正常，可以通過相應(yīng)的電位器進行調(diào)整。

6、結(jié)束語

渦街流量計在流量測量方面有著諸多的優(yōu)點，在現(xiàn)代流量測量中應(yīng)用越來越廣泛。正確地進行流量計的安裝和性能檢測，可以保證流量計長期穩(wěn)定地工作。