旋渦式蒸汽流量計與孔板的比較

    0 前言

    隨著杭鋼節(jié)能降耗工作的不斷推進(jìn)，蒸汽計量的重要性越來越引起各部門的重視。蒸汽發(fā)生量及用量的準(zhǔn)確檢測，對于供需雙方的計量結(jié)算以及全公司蒸汽數(shù)據(jù)的平衡是至關(guān)重要的，而選用合適的蒸汽流量計是保證計量準(zhǔn)確的前提。

    1 蒸汽計量現(xiàn)狀

    公司蒸汽計量的檢測一直沿用十多年前的方法，即對直徑在100mm以上的蒸汽管道采用孔板作為節(jié)流裝置，取得差壓信號后，由差壓變送器變換為4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號，再將標(biāo)準(zhǔn)信號送至能源集控計算機(jī)處理后產(chǎn)生計量數(shù)據(jù)；對直徑在100mm以下（含）的蒸汽管道，則將旋翼式流量計安裝在管道上進(jìn)行直接讀數(shù)計量，該方式的本質(zhì)仍為節(jié)流差壓法測量。

    2 旋渦式流量計的工作原理

    旋渦流量計的工作是應(yīng)用了卡曼流體震蕩原理。如果封閉管道內(nèi)一個三角柱物體的正面受到流體的沖擊，那么在這三角柱物體的兩側(cè)會產(chǎn)生兩列交替排列的渦流。當(dāng)流體的流速達(dá)到一定的雷諾數(shù)時，這種交替渦流的頻率與流體的流速成正比。通過對頻率的測量可以得出流體的流速，從而得出對應(yīng)的流體流量。

    3 旋渦流量計和孔板的比較

    節(jié)流差壓式蒸汽流量裝置結(jié)構(gòu)簡單，性能較穩(wěn)定，使用壽命也較長。其缺點(diǎn)是，測量精度不高，重復(fù)性差，量程比窄，現(xiàn)場安裝時對孔板前后的直管段長度要求較高，使用一段時間后如需清洗，只有等到停汽時才能進(jìn)行，大的缺點(diǎn)是帶給管道內(nèi)流體的壓損較大。而旋渦流量計具有各種規(guī)格，能適用于現(xiàn)場工藝計量，主要特點(diǎn)是智能化、多功能、微功耗、量程比寬，能夠就地顯示。當(dāng)蒸汽管道的直徑較大而流量較小時，利用文氏管的原理設(shè)計同樣能獲得準(zhǔn)確的測量。遇有管道震動等外界干擾時，能利用流量積算部分的小信號切除功能消除外部的干擾。

    孔板的流量計算公式^[1]為：

    式中，q_f為工況下的體積流量（m³/s）；c為流出系數(shù)；β=d/D，d為工況下孔板內(nèi)徑（mm），D為工況下上游管道內(nèi)徑（mm）；ε為可膨脹系數(shù)；Δp為孔板前后的差壓值（Pa）；ρ₁為工況下流體的密度（kg/m³）。從上式可以看出，如果使用環(huán)境與孔板計算一致，那么孔板的測量精度是有保障的。但實(shí)際使用中隨著使用時間的延長，孔板的磨損是不可避免的。這就導(dǎo)致孔板使用時與計算時采用的數(shù)據(jù)d、D發(fā)生了變化，從而影響測量的精度和穩(wěn)定性。

    旋渦流量計的流量公式^[1]為

    式中，q_f為工況下的體積流量（m³/s）；D為表體通徑（mm）；M為旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面積之比；d為旋渦發(fā)生體迎流面寬度（mm）；f為旋渦的發(fā)生頻率（Hz）；Sr為斯特勞哈爾數(shù)。從上式可以看出，旋渦流量計也有缺點(diǎn)，即隨著使用時間的延長，管道內(nèi)的積垢使參數(shù)d發(fā)生變化，從而影響到測量精度。但由于旋渦流量計的安裝較孔板方便，故可間隔二年左右將旋渦流量計拆下進(jìn)行重新標(biāo)定，以此來保證它的測量精度。

    4 旋渦式流量計的使用

    在寒冷的冬季，經(jīng)常發(fā)生蒸汽孔板導(dǎo)壓管積液冰凍而影響蒸汽計量，嚴(yán)重時甚至漲壞差壓變送器的膜盒。因此，2002年公司在管徑100mm的蒸汽管上開始嘗試使用旋渦式流量計。使用結(jié)果證明，當(dāng)管道中的蒸汽用量很小時仍能正確計量，但要防止管道震動頻率與流量計信號頻率無法區(qū)分情況的發(fā)生，否則將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確度。

    5 結(jié)語

    在蒸汽的計量中，從計量精度上來說，旋渦式流量計比節(jié)流差壓式流量計所受的外界影響要小，帶給管道中蒸汽的壓損要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于孔板，且不論蒸汽用量的大小均能在表計上得到反映，同時極大地減小了正常維護(hù)量。但在大口徑蒸汽管道上的使用還有待進(jìn)一步的使用驗(yàn)證。

本文出自：蒸汽流量計  孔板流量計