一、渦街流量計原理
渦街流量計是利用卡門原理和壓電技術制造的速度式流量計,傳感器輸出的頻率值與管道中介質流速成正比:
F=U×S/[(1-1.25d/D)d](1)
介質流過管道的體積流量:
Qv=3600Uπ(D/2)²(2)
用頻率表示工況體積流量:
Qv=3600F/K(3)
工況質量流量:
QG=3600Fρ/K=Qv×ρ(4)
式中:F一流量脈沖頻率,Hz;U一管道內流體平均流速,mn/s;d-漩渦發(fā)生體迎流面寬度,m;D一傳感器殼體內徑,m;S;一施特勞哈爾數(無量綱);ρ一被測介質密度,kg/m³;Qvρ工況下的體積流量,m³/h;QG一工況下的質量流量,kg/h;K---渦街流量傳感器儀表系數,N/m³。
儀表系數K是流過傳感器單位體積流量所產生的脈沖個數n。每臺傳感器的K值是經過計量檢定裝置檢定后.給出的值，并且是對傳感器內所有幾何尺寸和物理量進行系統(tǒng)檢定。K值大小隨口徑變化而變化,同口徑K值較接近傳感器壓力損失:
AP≤1.2pU²(5)
式中:△P-管道壓力損失,Pa。
蒸汽密度如下:
1.過熱蒸汽密度由壓力和溫度共同決定,查溫度、壓力密度表,能正確得到過熱蒸汽的密度。
2.飽和蒸汽密度由壓力或溫度決定,其溫度、壓力密度一一對應,查溫度或壓力密度表，均能得到正確密度,由于溫度反映滯后(3~5)s,而壓力在0.2s即能反映,所以用壓力得到密度更為及時。溫度分辨率比壓力低。
3.濕飽和汽、汽水混合介質現沒有密度表，無法查得或算得密度。
二、渦街流量傳感器特點
1.量程范圍
渦街流量傳感器量程在很小范圍時,精度可達0.5級或更高,量程范圍增大,精度下降。用于氣體計量,好的傳感器在1.5級精度時，量程比可達1:20~1:25,即流速為(3~75)m/s。一般傳感器量程比只有1:8~1:10。
2.重復性
JJC198-_1994《速度式流量計》檢定規(guī)程規(guī)定,傳感器每個流量點要檢測3次,找出最大差值,取全量程所有檢測點(一般有5~6個點)的最大差值為重復性,--般為0.2%或0.3%。
3.壓損
渦街流量傳感器壓力損失很小，例如:當飽和蒸汽壓力為0.6MPa、流速為30m/s時,其壓力損失為3963.7Pa.
4.穩(wěn)定性
渦街流量傳感器結構簡單，沒有磨損、運動、位移部;件,穩(wěn)定性很好。經過兩個檢定周期(4年)后,其精度、重復性和儀表系數仍能達到出廠指標。
5.維護
傳感器的探頭是將渦流的壓力信號轉換成電信號(頻率信號)，檢測放大板是將探頭的頻率信號整形成脈沖信號,與探頭頻率等值送出到顯示儀表。
更換檢測放大板不影響計量精度等指標，即使更換探頭,在按照工藝要求的前提下,也能保證技術指標。在檢定周期內不需調整、校準傳感器的任何部件。
6.振動
渦街流量傳感器是靠振動產生頻率信號,在有強振動環(huán)境內.振動產生信號大于流體產生信號，且檢測放大:板又無法消除振動信號時,傳感器不能正確計量,由于振動此傳感器在無流量時仍有頻率輸出，此為渦街流量傳感器最大缺點。
7.檢定
渦街流量傳感器的檢定應在國家質檢總局授權的計量檢定標準裝置上,按JJG1029-2007《渦街流量計》檢定規(guī)程進行檢定，在量程范圍內取5~6個流量點，檢定線性誤差.重復性.平均儀表系數等指標。由于不同檢定裝置之間也存在一定的誤差,因此,同一傳感器在不同計量檢定裝置上的檢定結果不可能完全相同。
三、渦街流量計在蒸汽計t中的正確使用
1.傳感器選型
渦街流量傳感器不同于其他流量傳感器，每一口徑渦街流量傳感器流量范園是固定的,不能調整。因此,它要根據流量選口徑,選型時應在工況壓力、溫度下,先確定要測的流量范圍，再選擇能覆蓋此流量范圍口徑的流量傳感器。
在蒸汽密度小時傳感器流量范圍窄,密度大時傳感器流量范園寬。
若選擇不當,當實際流量大于傳感器上限時,容易造成探頭損壞，丟漏脈沖，少計量。實際流量超上限越多,丟漏脈沖越多,計量越少。 當實際流量小于傳感器下限時，傳感器計量很少,或 不計量。 在以上兩種情況下長期使用會造成很大損耗。
2.傳感器適用介質
渦街流量傳感器只適用于單相介質，在供熱系統(tǒng)中,問一時間只能對過熱蒸汽、飽和蒸汽和熱水3種中的一種介質進行計量。
在供熱系統(tǒng)中，熱電廠送出的大部分是過熱蒸汽,隨著蒸汽在管道內流動,溫度不斷下降,過熱蒸汽逐漸變?yōu)轱柡驼羝?在管道末端或用汽量很小的情況下,蒸汽還會變?yōu)闈耧柡推旌辖橘|.甚至是水。
由式(4)得知,蒸汽質量流量取決于傳感器輸出頻率F(管道流速)和蒸汽密度ρ,儀表系數K隨傳感器為定值,頻率F隨用汽量大小而變化，蒸汽密度ρ在過熱和飽和蒸汽中,隨壓力和(或)溫度變化,可查表得到。濕飽和汽汽水混合介質無表可查,無法得到密度;流體也不是單相介質,而實際使用中只能按飽和汽計量,因此產生誤差極大。
例如:0.7MPa、300℃過熱蒸汽的密度為3.08kg/m³;0.7MPa的飽和蒸汽密度為4.16k/m³;水的密度為000kg/m³;由此可知,0.7MPa濕飽和汽，汽水混合介質密度介于(4.16~1000)kg/m³之間，當傳感器測過熱蒸汽為Im³時,流量計計量結果為3.08kg，當傳感器測飽和蒸汽為1m³時,流量計計量結果為4.16kg,在這種情況下,傳感器通過1m³水而不是飽和蒸汽,流量計計量仍是4.16kg,而不是實際的100kg。大于飽和蒸汽密度的濕飽和汽汽水混合介質,仍按飽和蒸汽密度4.16kg/m³計算，因為濕飽和汽、汽水混合介質沒有密度表。
熱網管道除去跑冒滴漏情況外，很大損耗就來自這種情況,處理不好管損能達到25%~-30%。若供熱管道末端有不間斷用汽的大用戶,此情況可避免。
3.壓損對計量的影響
在熱網管道中有很多閥門和減壓閥，它們都能改變管道壓力。渦街流量計不是質量流量計,，它計量蒸汽質量取決于管道流速和蒸汽密度,而密度由壓力決定,改變壓力就是改變密度,在剛開啟閥門時還改變管道流速,這幾種情況都會使計量產生誤差。
例如:供熱管道飽和蒸汽壓力為0.8MPa,密度為4.655kg/m³,1m³體積質量為4.655kg;當經過減壓閥或閥門后壓力減為0.2MPa,密度為1.65kg/m³,1m³體積質量為1.65kg;1m³體積比未減壓時少計量3kg。 因此，為保證計量正確，流量計前閥門要全開,減壓閥放在流量計之后。
4.安裝
渦街流量傳感器要安裝在被測介質的管道上，管道內要充滿介質,傳感器前后直管段、管道與法蘭的氣割、電焊嚴格按要求安裝，并確保管道內流體經過傳感器時平穩(wěn),不能出現任何攪亂平穩(wěn)流體、干擾傳感器產生的渦流情況,否則將影響計量精度。
5.大口徑大流量傳感器的正確性
對大口徑傳感器的檢定，由于受現有檢定裝置檢定能力的限制,只能在小流量(低流速)下進行檢定,大流量(高流速)下無法進行檢定，這樣大流量只有在實際使用中發(fā)現問題。由于受技術、生產工藝和檢測手段等方面的限制,有些廠家的傳感器在35m/s時就丟漏脈沖，流量(流速)越大,丟漏脈沖越多。出現此種情況，每天誤差和每月累計損失蒸汽將很大。
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