渦街流量計用于蒸汽管道(dào)計量中的常見異常及處理

1. 渦街流(liú)量(liàng)計的工作原理

        渦街流(liú)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(dòng)的流體中(zhōng)放置一個非流線型(xíng)的對稱形狀的物體（渦街流量傳感器中稱之爲漩渦發生體），就會在其下流兩側(cè)産生兩列有規律的(de)漩渦即(jí)卡(kǎ)門渦街，其漩渦頻率正比于流(liú)體速度：

    F- Stu/d    (1)

    F-渦街頻(pín)率 d--漩渦發(fā)生體寬度

    u-來流速度     S_-斯特勞哈爾數(shù)

    S_的值與漩渦發生體寬度研口雷諾數 Re有關。當雷諾(nuò)數 Re<2×104情況下， S_爲變數，當(dāng) Re在 2×104__ 7X 106的範圍内， S_值基本上保(bǎo)持不變，這段範圍爲(wèi)流量計的(de)基本(běn)測量範圍。

       式 (1)表明，當 d和 S_爲定值時，漩渦産生的頻率 F與流體的平均(jun1)流速 u成正(zhèng)比，利用這一特性制成了渦街流(liú)量計。

        斯特勞哈爾數爲(wèi)無量綱參數，它與漩渦發生(shēng)體(tǐ)形狀及雷諾數有關(guān)，圖 2所示爲圓柱(zhù)狀漩(xuán)渦發(fā)生體的斯(sī)特勞哈爾(ěr)數與管道雷諾(nuò)數的關系圖。由圖可見，在 Re -2×lOr-- 7×1 06範圍(wéi)内， Sr可視爲常數(shù)，這是儀表正常工作範圍，

        渦街流量計輸出的脈沖頻率(lǜ)信号不(bú)受流體物性和組分變化的影響，即(jí)儀表系數在一定雷諾數範圍内僅與漩渦發生體及管道(dào)的形狀尺寸等有關。但是作(zuò)爲(wèi)流量計在物料平衡及能源計(jì)量中需檢測質量流量的，這時流量計的(de)輸出信号應同時監測體積流量和(hé)流體密度，流體(tǐ)物性和組分對流量(liàng)計量還是有直接影響的。

        渦街流量計具有以(yǐ)下一些特點：

    1) 輸出爲脈沖頻率，其頻率與被測流體的實際體積流量(liàng)成正比(bǐ)，它不受(shòu)流體組分、密度、壓(yā)力、溫度的影響；

    2) 測量範圍寬，一(yī)般(bān)範圍度可達 IQ 1以上；

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

    4) 結構簡單牢固(gù)，安裝方便，維護費較低；

    5) 應(yīng)用範圍廣泛，可适用液體、氣體和蒸氣。

    6) 壓損小 (約爲孔闆流(liú)量計 1/4- 1/2)。

         應該看到(dào)，渦街流量計尚屬發展中的流量計，渦街流(liú)量計自 20世(shì)紀 70年代在工業上應用以來，由幹它具有一(yī)些突出的特點，受到用戶歡迎，并得到迅(xùn)速發展。像它這樣開發隻有 2哆年即己(jǐ)跻身通(tōng)用流量計之列，在流量計(jì)中是少(shǎo)有的。由于應用時(shí)間短，無論理論研(yán)究或實踐經驗都比較薄弱，不免出現一些問題，這是(shì)不足爲怪的。

        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(shì)供熱的介質，管網(wǎng)和設備的啓停和環境溫度(dù)的變化都給供熱電廠或(huò)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，才是解決争議的zui有效辦法。

2. 常見(jiàn)異常(cháng)及處(chù)理

    (1) 故障現象實際流(liú)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(chāo)過表計工(gōng)作上(shàng)限流量，表計與實際(jì)流量不匹配(pèi)。

       渦(wō)街流量計(jì)的儀表口徑及(jí)規格選擇很(hěn)重要(yào)，它類似于差壓(yā)流(liú)量(liàng)計節流裝置的設計計算，在進行儀(yí)表選擇時必須明(míng)确熱(rè)用戶(hù)工作狀态的zui大(dà)、常用、zui小(xiǎo)流(liú)量，還應檢查流量測量範圍是否處于儀表的*工作範(fàn)圍(wéi)（即上限流(liú)量的 1/2～ 2/3處）。渦街流量計的輸出信号(hào)是與工作狀态的體積流量(liàng)成正比的，表計是在标準狀态校驗的，把測到的信号流(liú)量換算成同樣爲标(biāo)準狀态下的(de)流量方爲實際流量，這被稱爲流量計的自動補償計算。

  Q黾 (pTnZ. /p。 TZ)

  式中：

  Q-補償計算(suàn)得出的實(shí)際體積流量， m3／ h；

  Q-工(gōng)作狀态測量到的脈沖頻率所對應的體積

流量， nf /h;

    B P-分别爲工作狀态(tài)和标準狀态下的

壓力， Pa;

    T Tn -分别爲工作狀态和标準狀(zhuàng)态下的熱力

學(xué)溫度(dù)， K

    Z z-分别爲工(gōng)作狀态和标準狀态(tài)下的氣體(tǐ)

匿縮系數。

       在用戶用汽高峰時，表計可測(cè)量頻率和(hé)容積流量(liàng) Q都達至上限不(bú)再上升，同時因爲受過(guò)小(xiǎo)的管道通徑節流，造成壓力 p下(xià)降，所以表計的顯示流量 Q下降。

        當用戶沒有(yǒu)提供準(zhǔn)确的用汽量信息，或是擴大生産(chǎn)後(hòu)未及時通知供汽方，就可能造成類似現象，尤(yóu)其在量程範圍較小的小(xiǎo)流量用戶中更(gèng)容易出現(xiàn)。此時，通過比較該流量下的對應頻率脈沖值(zhí)，就可以了解實際的流量情況(kuàng)。必要(yào)時需要更換适合的流量計。

     (2) 故障現象用(yòng)戶停止用汽後還有一個穩定的用汽量。

     故障原因儀表靠近強電設(shè)備或高頻脈沖幹擾源，受附近電纜的電磁信号影響形(xíng)成假信(xìn)号。

      這種情況下，通常可以(yǐ)通過分析當時的假流量信号(hào)的頻(pín)率，正好爲 5 0Hz即常用的交流電的頻率來确定。通過遠離幹擾源(yuán)安裝，改善屏蔽與接地，排除電磁幹擾就(jiù)可以得到解決。

    (3) 故障現象有不規則(zé)的異(yì)常峰值流量出現。

       故(gù)障原因：轉換器靈敏度過高；流量計受外界振動幹(gàn)擾，産生假流量信号。

       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(jiè)的振動形成一個類似于渦街頻(pín)率(lǜ)的(de)信号，被表計當做流(liú)量顯示出來。首(shǒu)先在選擇傳感器安裝場所時盡量(liàng)注意避開振動源，對于已經安裝完成的表計可以通過一(yī)些辦法補救：

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

    -加強信号濾波(bō)，降低放大(dà)器(qì)靈敏度，提高觸發電平的方法。

    條件允許(xǔ)的話還是将表計改(gǎi)裝，遠離振動源。

       (4) 故(gù)障現象用戶用汽較小時，表計顯示流量(liàng)爲零。

       故障原因：這是所有流量計都(dōu)存在的小流量切換問題，當用戶流(liú)量小(xiǎo)到一定值時，表(biǎo)計己不能檢測到微小(xiǎo)的信号而當(dāng)作無信号計量爲零流量，造成計量(liàng)誤差。

        相比較于孔闆式流量計，渦街流量(liàng)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(gěi)熱用(yòng)戶進行(háng)表計選型(xíng)時要盡量選擇合适的口(kǒu)徑，尤其不能過大，口徑越大所可能出現小流量切換值也越(yuè)大(dà)；其次一些熱用戶和(hé)供熱單位協議，參考用戶端的蒸汽溫度來判(pàn)斷用戶是否用汽，如果(guǒ)在一定溫度值以上(shàng)按用戶表計zui小(xiǎo)汽量統計，低于該溫度值視爲用戶停用(yòng)，計量爲零。

     ⑤故障現象用戶(hù)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号管堵(dǔ)塞或被閥門被人爲關閉。

此時(shí)可以通過分析流量(liàng)信号脈沖值(zhí)大(dà)概了解(jiě)實際流量(liàng)，和故障 1道理相似，同樣的脈沖信号下，壓(yā)力變小(xiǎo)給了計量系統一個介質比(bǐ)容變小(xiǎo)的假信息，通(tōng)過系(xì)統的補償計算後，總計量結果也失真了(le)。所以除了(le)供汽方作好日(rì)常計量檢查，及時發現(xiàn)異常，通常還要求用戶方的表計盡(jìn)量上鎖防止(zhǐ)人爲破壞。壓力導管與變送器之間不裝(zhuāng)閥(fá)門直通也是一個辦法。

      (6) 故障現象(xiàng)對于無線電遠程管理的(de)用(yòng)戶，用戶端電(diàn)源消失，遠(yuǎn)程系統招(zhāo)測不到，直至電源恢複。系統招測不到期間表計計量爲零，給供汽(qì)單位帶來損失。

       由于熱用戶終端箱(xiāng)電源的重要性(xìng)，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後仍要進行生(shēng)産的，可增設一台大容量(liàng)蓄電池，zui長用電時間可達一周。

3. 結束語

       在衆多的流量(liàng)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(wō)街流量計的基本性能處(chù)于中等偏上水平，購置費低于(yú)質量式、電磁式、容積式等，而安裝、運行、維護(hù)費低于節流式、容(róng)積式、渦輪(lún)式等，如僅作爲控制(zhì)系統檢測(cè)儀表可采用幹校方式節省周期校驗費用。

        多年實踐證明(míng)，渦街流量計的選(xuǎn)用選型和使用）是用好流量計的關鍵環節，儀表制(zhì)造廠應加強售(shòu)前服(fú)務，即幫助用戶選型，并在安裝投用(yòng)上給予指(zhǐ)導。隻(zhī)要抓住這一環節，該(gāi)流量計不失爲一種性能不錯的流量計(jì)