合理準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80年代人們普遍采用標準孔板流量計。從流量儀表發(fā)展狀況來看，孔板流量計盡管其歷史悠久，應用范圍廣，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用。

1、渦街流量計測量原理

渦街流量計是由設計在流場中的旋渦發(fā)生體、檢測探頭及相應的電子線路等組成。當流體流經(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準信號。

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)展到應力式、磁敏式及差動開關(guān)電容式、超聲波式等。目前應用較多的為應力式，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力而產(chǎn)生相應的交變電荷信號，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是平直的。為保證被測介質(zhì)滿管，流量計應盡量避免安裝在調(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，取壓點應在流量計前l(fā)D以外，測溫點應在流量計后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離高壓用電設備，做好儀表接地，流量計信號線應選用屏蔽電纜，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，常溫下應為10～lOOMΩ。用萬用表2n檔，測量探頭的電容值，空載時電容應為0.15～0.35nF之間恒定不變。當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。