渦街流量計(jì)用于蒸汽管道計(jì)量中的常見(jiàn)異常及處理

1. 渦街流量計(jì)的工作原理

        渦街流量計(jì)簡(jiǎn)稱vsD，是基于卡門渦街原理制成的一種流體振蕩性流量計(jì)。即在流動(dòng)的流體中放置一個(gè)非流線型的對(duì)稱形狀的物體（渦街流量傳感器中稱之為漩渦發(fā)生體），就會(huì)在其下流兩側(cè)產(chǎn)生兩列有規(guī)律的漩渦即卡門渦街，其漩渦頻率正比于流體速度：

    F- Stu/d    (1)

    F-渦街頻率d--漩渦發(fā)生體寬度

    u-來(lái)流速度    S_-斯特勞哈爾數(shù)

    S_的值與漩渦發(fā)生體寬度研口雷諾數(shù)Re有關(guān)。當(dāng)雷諾數(shù)Re<2×104情況下，S_為變數(shù)，當(dāng)Re在2×104__ 7X 106的范圍內(nèi)，S_值基本上保持不變，這段范圍為流量計(jì)的基本測(cè)量范圍。

       式(1)表明，當(dāng)d和S_為定值時(shí)，漩渦產(chǎn)生的頻率F與流體的平均流速u成正比，利用這一特性制成了渦街流量計(jì)。

        斯特勞哈爾數(shù)為無(wú)量綱參數(shù)，它與漩渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀漩渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見(jiàn)，在Re -2×lOr-- 7×1 06范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍，

        渦街流量計(jì)輸出的脈沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與漩渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。但是作為流量計(jì)在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測(cè)質(zhì)量流量的，這時(shí)流量計(jì)的輸出信號(hào)應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)體積流量和流體密度，流體物性和組分對(duì)流量計(jì)量還是有直接影響的。

        渦街流量計(jì)具有以下一些特點(diǎn)：

    1) 輸出為脈沖頻率，其頻率與被測(cè)流體的實(shí)際體積流量成正比，它不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響；

    2) 測(cè)量范圍寬，一般范圍度可達(dá)IQ 1以上；

    3) 度較高的（與差壓式，浮子式流量計(jì)比較），對(duì)于氣體一般為測(cè)量值的（±1蜘±2%R無(wú)零點(diǎn)漂移；

    4) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，安裝方便，維護(hù)費(fèi)較低；

    5) 應(yīng)用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸氣。

    6) 壓損小(約為孔板流量計(jì)1/4- 1/2)。

         應(yīng)該看到，渦街流量計(jì)尚屬發(fā)展中的流量計(jì)，渦街流量計(jì)自20世紀(jì)70年代在工業(yè)上應(yīng)用以來(lái)，由干它具有一些突出的特點(diǎn)，受到用戶歡迎，并得到迅速發(fā)展。像它這樣開(kāi)發(fā)只有2哆年即己躋身通用流量計(jì)之列，在流量計(jì)中是少有的。由于應(yīng)用時(shí)間短，無(wú)論理論研究或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)都比較薄弱，不免出現(xiàn)一些問(wèn)題，這是不足為怪的。

        在蒸汽供熱計(jì)量中，由于蒸汽很難用其它常規(guī)方法稱量，同時(shí)蒸汽是供熱的介質(zhì)，管網(wǎng)和設(shè)備的啟停和環(huán)境溫度的變化都給供熱電廠或用戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)影響，渦街流量計(jì)出現(xiàn)異常和故障時(shí)，會(huì)給用戶帶來(lái)更多疑惑和顧慮，了解和處理好流量計(jì)出現(xiàn)的異常，才是解決爭(zhēng)議的zui有效辦法。

2. 常見(jiàn)異常及處理

    (1) 故障現(xiàn)象實(shí)際流量大時(shí)表計(jì)流量反而變小，同時(shí)壓力明顯下降。

       故障原因：實(shí)際流量超過(guò)表計(jì)工作上限流量，表計(jì)與實(shí)際流量不匹配。

       渦街流量計(jì)的儀表口徑及規(guī)格選擇很重要，它類似于差壓流量計(jì)節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算，在進(jìn)行儀表選擇時(shí)必須明確熱用戶工作狀態(tài)的zui大、常用、zui小流量，還應(yīng)檢查流量測(cè)量范圍是否處于儀表的*工作范圍（即上限流量的1/2～2/3處）。渦街流量計(jì)的輸出信號(hào)是與工作狀態(tài)的體積流量成正比的，表計(jì)是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)校驗(yàn)的，把測(cè)到的信號(hào)流量換算成同樣為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量方為實(shí)際流量，這被稱為流量計(jì)的自動(dòng)補(bǔ)償計(jì)算。

  Q黽(pTnZ. /p。TZ)

  式中：

  Q-補(bǔ)償計(jì)算得出的實(shí)際體積流量，m3／h；

  Q-工作狀態(tài)測(cè)量到的脈沖頻率所對(duì)應(yīng)的體積

流量，nf /h;

    B P-分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的

壓力，Pa;

    T Tn -分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱力

學(xué)溫度，K

    Z z-分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體

匿縮系數(shù)。

       在用戶用汽高峰時(shí)，表計(jì)可測(cè)量頻率和容積流量Q都達(dá)至上限不再上升，同時(shí)因?yàn)槭苓^(guò)小的管道通徑節(jié)流，造成壓力p下降，所以表計(jì)的顯示流量Q下降。

        當(dāng)用戶沒(méi)有提供準(zhǔn)確的用汽量信息，或是擴(kuò)大生產(chǎn)后未及時(shí)通知供汽方，就可能造成類似現(xiàn)象，尤其在量程范圍較小的小流量用戶中更容易出現(xiàn)。此時(shí)，通過(guò)比較該流量下的對(duì)應(yīng)頻率脈沖值，就可以了解實(shí)際的流量情況。必要時(shí)需要更換適合的流量計(jì)。

     (2) 故障現(xiàn)象用戶停止用汽后還有一個(gè)穩(wěn)定的用汽量。

     故障原因儀表靠近強(qiáng)電設(shè)備或高頻脈沖干擾源，受附近電纜的電磁信號(hào)影響形成假信號(hào)。

      這種情況下，通常可以通過(guò)分析當(dāng)時(shí)的假流量信號(hào)的頻率，正好為5 0Hz即常用的交流電的頻率來(lái)確定。通過(guò)遠(yuǎn)離干擾源安裝，改善屏蔽與接地，排除電磁干擾就可以得到解決。

    (3) 故障現(xiàn)象有不規(guī)則的異常峰值流量出現(xiàn)。

       故障原因：轉(zhuǎn)換器靈敏度過(guò)高；流量計(jì)受外界振動(dòng)干擾，產(chǎn)生假流量信號(hào)。

       如儀表安裝在振動(dòng)的設(shè)備附近或有過(guò)往車輛的路邊時(shí)，外界的振動(dòng)形成一個(gè)類似于渦街頻率的信號(hào)，被表計(jì)當(dāng)做流量顯示出來(lái)。首先在選擇傳感器安裝場(chǎng)所時(shí)盡量注意避開(kāi)振動(dòng)源，對(duì)于已經(jīng)安裝完成的表計(jì)可以通過(guò)一些辦法補(bǔ)救：

    -采取減震措施，如采用彈性軟管連接在小曰徑中，加裝管道支撐物是種有效的減震方法；

    -加強(qiáng)信號(hào)濾波，降低放大器靈敏度，提高觸發(fā)電平的方法。

    條件允許的話還是將表計(jì)改裝，遠(yuǎn)離振動(dòng)源。

       (4) 故障現(xiàn)象用戶用汽較小時(shí)，表計(jì)顯示流量為零。

       故障原因：這是所有流量計(jì)都存在的小流量切換問(wèn)題，當(dāng)用戶流量小到一定值時(shí)，表計(jì)己不能檢測(cè)到微小的信號(hào)而當(dāng)作無(wú)信號(hào)計(jì)量為零流量，造成計(jì)量誤差。

        相比較于孔板式流量計(jì)，渦街流量計(jì)的小流量測(cè)量能力還是相當(dāng)不錯(cuò)的，目前可解決的辦法是：首先在給熱用戶進(jìn)行表計(jì)選型時(shí)要盡量選擇合適的口徑，尤其不能過(guò)大，口徑越大所可能出現(xiàn)小流量切換值也越大；其次一些熱用戶和供熱單位協(xié)議，參考用戶端的蒸汽溫度來(lái)判斷用戶是否用汽，如果在一定溫度值以上按用戶表計(jì)zui小汽量統(tǒng)計(jì)，低于該溫度值視為用戶停用，計(jì)量為零。

     ⑤故障現(xiàn)象用戶用汽量突然變小，同時(shí)壓力也同比例下降。

故障原因：用戶端壓力變送器信號(hào)管堵塞或被閥門被人為關(guān)閉。

此時(shí)可以通過(guò)分析流量信號(hào)脈沖值大概了解實(shí)際流量，和故障1道理相似，同樣的脈沖信號(hào)下，壓力變小給了計(jì)量系統(tǒng)一個(gè)介質(zhì)比容變小的假信息，通過(guò)系統(tǒng)的補(bǔ)償計(jì)算后，總計(jì)量結(jié)果也失真了。所以除了供汽方作好日常計(jì)量檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，通常還要求用戶方的表計(jì)盡量上鎖防止人為破壞。壓力導(dǎo)管與變送器之間不裝閥門直通也是一個(gè)辦法。

      (6) 故障現(xiàn)象對(duì)于無(wú)線電遠(yuǎn)程管理的用戶，用戶端電源消失，遠(yuǎn)程系統(tǒng)招測(cè)不到，直至電源恢復(fù)。系統(tǒng)招測(cè)不到期間表計(jì)計(jì)量為零，給供汽單位帶來(lái)?yè)p失。

       由于熱用戶終端箱電源的重要性，安裝時(shí)就要求接入熱用戶端的zui可靠電源，但如果用戶方用電不穩(wěn)尤其是停電后仍要進(jìn)行生產(chǎn)的，可增設(shè)一臺(tái)大容量蓄電池，zui長(zhǎng)用電時(shí)間可達(dá)一周。

3. 結(jié)束語(yǔ)

       在眾多的流量計(jì)中，渦街流量計(jì)的經(jīng)濟(jì)性較好，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的流量計(jì)。渦街流量計(jì)的基本性能處于中等偏上水平，購(gòu)置費(fèi)低于質(zhì)量式、電磁式、容積式等，而安裝、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)低于節(jié)流式、容積式、渦輪式等，如僅作為控制系統(tǒng)檢測(cè)儀表可采用干校方式節(jié)省周期校驗(yàn)費(fèi)用。

       多年實(shí)踐證明，渦街流量計(jì)的選用選型和使用）是用好流量計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，儀表制造廠應(yīng)加強(qiáng)售前服務(wù)，即幫助用戶選型，并在安裝投用上給予指導(dǎo)。只要抓住這一環(huán)節(jié)，該流量計(jì)不失為一種性能不錯(cuò)的流量計(jì)