渦街流量計用于蒸汽管道計量中的常見異常及處理

1. 渦街流量計的工作原理

        渦街流量計簡稱vsD，是基于卡門渦街原理制成的一種流體振蕩性流量計。即在流動的流體中放置一個非流線型的對稱形狀的物體（渦街流量傳感器中稱之為漩渦發生體），就會在其下流兩側產生兩列有規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--漩渦發生體寬度

    u-來流速度    S_-斯特勞哈爾數

    S_的值與漩渦發生體寬度研口雷諾數Re有關。當雷諾數Re<2×104情況下，S_為變數，當Re在2×104__ 7X 106的范圍內，S_值基本上保持不變，這段范圍為流量計的基本測量范圍。

       式(1)表明，當d和S_為定值時，漩渦產生的頻率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。

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

        渦街流量計輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與漩渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量的，這時流量計的輸出信號應同時監測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。

        渦街流量計具有以下一些特點：

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

    2) 測量范圍寬，一般范圍度可達IQ 1以上；

    3) 度較高的（與差壓式，浮子式流量計比較），對于氣體一般為測量值的（±1蜘±2%R無零點漂移；

    4) 結構簡單牢固，安裝方便，維護費較低；

    5) 應用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸氣。

    6) 壓損小(約為孔板流量計1/4- 1/2)。

         應該看到，渦街流量計尚屬發展中的流量計，渦街流量計自20世紀70年代在工業上應用以來，由干它具有一些突出的特點，受到用戶歡迎，并得到迅速發展。像它這樣開發只有2哆年即己躋身通用流量計之列，在流量計中是少有的。由于應用時間短，無論理論研究或實踐經驗都比較薄弱，不免出現一些問題，這是不足為怪的。

        在蒸汽供熱計量中，由于蒸汽很難用其它常規方法稱量，同時蒸汽是供熱的介質，管網和設備的啟停和環境溫度的變化都給供熱電廠或用戶帶來經濟影響，渦街流量計出現異常和故障時，會給用戶帶來更多疑惑和顧慮，了解和處理好流量計出現的異常，才是解決爭議的zui有效辦法。

2. 常見異常及處理

    (1) 故障現象實際流量大時表計流量反而變小，同時壓力明顯下降。

       故障原因：實際流量超過表計工作上限流量，表計與實際流量不匹配。

       渦街流量計的儀表口徑及規格選擇很重要，它類似于差壓流量計節流裝置的設計計算，在進行儀表選擇時必須明確熱用戶工作狀態的zui大、常用、zui小流量，還應檢查流量測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）。渦街流量計的輸出信號是與工作狀態的體積流量成正比的，表計是在標準狀態校驗的，把測到的信號流量換算成同樣為標準狀態下的流量方為實際流量，這被稱為流量計的自動補償計算。

  Q黽(pTnZ. /p。TZ)

  式中：

  Q-補償計算得出的實際體積流量，m3／h；

  Q-工作狀態測量到的脈沖頻率所對應的體積

流量，nf /h;

    B P-分別為工作狀態和標準狀態下的

壓力，Pa;

    T Tn -分別為工作狀態和標準狀態下的熱力

學溫度，K

    Z z-分別為工作狀態和標準狀態下的氣體

匿縮系數。

       在用戶用汽高峰時，表計可測量頻率和容積流量Q都達至上限不再上升，同時因為受過小的管道通徑節流，造成壓力p下降，所以表計的顯示流量Q下降。

        當用戶沒有提供準確的用汽量信息，或是擴大生產后未及時通知供汽方，就可能造成類似現象，尤其在量程范圍較小的小流量用戶中更容易出現。此時，通過比較該流量下的對應頻率脈沖值，就可以了解實際的流量情況。必要時需要更換適合的流量計。

     (2) 故障現象用戶停止用汽后還有一個穩定的用汽量。

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

      這種情況下，通常可以通過分析當時的假流量信號的頻率，正好為5 0Hz即常用的交流電的頻率來確定。通過遠離干擾源安裝，改善屏蔽與接地，排除電磁干擾就可以得到解決。

    (3) 故障現象有不規則的異常峰值流量出現。

       故障原因：轉換器靈敏度過高；流量計受外界振動干擾，產生假流量信號。

       如儀表安裝在振動的設備附近或有過往車輛的路邊時，外界的振動形成一個類似于渦街頻率的信號，被表計當做流量顯示出來。首先在選擇傳感器安裝場所時盡量注意避開振動源，對于已經安裝完成的表計可以通過一些辦法補救：

    -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；

    -加強信號濾波，降低放大器靈敏度，提高觸發電平的方法。

    條件允許的話還是將表計改裝，遠離振動源。

       (4) 故障現象用戶用汽較小時，表計顯示流量為零。

       故障原因：這是所有流量計都存在的小流量切換問題，當用戶流量小到一定值時，表計己不能檢測到微小的信號而當作無信號計量為零流量，造成計量誤差。

        相比較于孔板式流量計，渦街流量計的小流量測量能力還是相當不錯的，目前可解決的辦法是：首先在給熱用戶進行表計選型時要盡量選擇合適的口徑，尤其不能過大，口徑越大所可能出現小流量切換值也越大；其次一些熱用戶和供熱單位協議，參考用戶端的蒸汽溫度來判斷用戶是否用汽，如果在一定溫度值以上按用戶表計zui小汽量統計，低于該溫度值視為用戶停用，計量為零。

     ⑤故障現象用戶用汽量突然變小，同時壓力也同比例下降。

故障原因：用戶端壓力變送器信號管堵塞或被閥門被人為關閉。

此時可以通過分析流量信號脈沖值大概了解實際流量，和故障1道理相似，同樣的脈沖信號下，壓力變小給了計量系統一個介質比容變小的假信息，通過系統的補償計算后，總計量結果也失真了。所以除了供汽方作好日常計量檢查，及時發現異常，通常還要求用戶方的表計盡量上鎖防止人為破壞。壓力導管與變送器之間不裝閥門直通也是一個辦法。

      (6) 故障現象對于無線電遠程管理的用戶，用戶端電源消失，遠程系統招測不到，直至電源恢復。系統招測不到期間表計計量為零，給供汽單位帶來損失。

       由于熱用戶終端箱電源的重要性，安裝時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尤其是停電后仍要進行生產的，可增設一臺大容量蓄電池，zui長用電時間可達一周。

3. 結束語

       在眾多的流量計中，渦街流量計的經濟性較好，是一種經濟實惠的流量計。渦街流量計的基本性能處于中等偏上水平，購置費低于質量式、電磁式、容積式等，而安裝、運行、維護費低于節流式、容積式、渦輪式等，如僅作為控制系統檢測儀表可采用干校方式節省周期校驗費用。

       多年實踐證明，渦街流量計的選用選型和使用）是用好流量計的關鍵環節，儀表制造廠應加強售前服務，即幫助用戶選型，并在安裝投用上給予指導。只要抓住這一環節，該流量計不失為一種性能不錯的流量計