蒸汽流量計的測量原理介紹

    蒸汽流量計是根據測量介質(zhì)(zhì)來(lái)(lái)命名的，也就是指可以測量蒸汽流量的流量計。蒸汽流量計有：渦街，孔板，彎管，威力巴，浮子式和旋翼式。流量計的計量效果有2個(gè)(gè)方面來(lái)(lái)決定。一是儀表質(zhì)(zhì)量好，也就是精度高；二是安裝時(shí)(shí)要按照說(shuō)(shuō)明書(shū)(shū)的安裝要求。只有這二方面都符合了，搜索那么儀表的計量就是準確的。

    下面以蒸汽渦街流量計為例，帶大家了解蒸汽流量計的測量原理！

    在流體中設置三角柱型旋渦發(fā)(fā)生體，則從旋渦發(fā)(fā)生體兩側交替地產(chǎn)(chǎn)生有規則的旋渦，這種旋渦稱(chēng)(chēng)為卡門(mén)(mén)旋渦，如右圖所示，旋渦列在旋渦發(fā)(fā)生體下游非對稱(chēng)(chēng)地排列。

    假設旋渦的發(fā)(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)(zhì)平均流速為，旋渦發(fā)(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關(guān)(guān)系式：

    （1）f=SrU1/d=SrU/md

    式中U1--旋渦發(fā)(fā)生體兩側平均流速，m/s；

     Sr--斯特勞哈爾數；

     m--旋渦發(fā)(fā)生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比管道內體積流量qv為

    (2)qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr

    (3)K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1

    式中 K--流量計的儀表系數，脈沖數/m3（P/m3）。

    K除與旋渦發(fā)(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)(guān)外，還與斯特勞哈爾數有關(guān)(guān)。斯特勞哈爾數為無(wú)(wú)量綱參數，它與旋渦發(fā)(fā)生體形狀及雷諾數有關(guān)(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)(fā)生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關(guān)(guān)系圖。由圖可見(jiàn)(jiàn)，在ReD=2×104～7×106范圍內，Sr可視為常數，這是儀表正常工作范圍。當測量氣體流量時(shí)(shí)，VSF的流量計算式為：

    式中 qVn，qV--分別為標準狀態(tài)(tài)下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h； Pn，P--分別為標準狀態(tài)(tài)下和工況下的絕對壓力，Pa；Tn，T--分別為標準狀態(tài)(tài)下和工況下的熱力學(xué)(xué)溫度，K；Zn，Z--分別為標準狀態(tài)(tài)下和工況下氣體壓縮系數。 由上式可見(jiàn)(jiàn)，VSF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旋渦發(fā)(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)(guān)。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)(zhì)量流量，這時(shí)(shí)流量計的輸出信號應同時(shí)(shí)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。

    渦街流量計便是依據卡門(mén)(mén)旋渦原理進(jìn)(jìn)行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質(zhì)(zhì)適應能力，無(wú)(wú)需溫度壓力補償即可直接測量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測量標況體積流量和質(zhì)(zhì)量流量，是節流式流量計的理想替代產(chǎn)(chǎn)品。

    在實(shí)(shí)際應用中，往往最大流量遠低于儀表的上限值，隨著(zhù)(zhù)負荷的變化，最小流量又往往會(huì )(huì )低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的最佳工作段，為了解決這一問(wèn)(wèn)題，通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長(cháng)(cháng)度為15D以上的直管段進(jìn)(jìn)行整流，使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器，具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用，其結構尺寸小，僅為工藝管內徑的1/3，與渦街流量計作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對工藝管直管段的要求，安裝非常方便。

    為了使用方便，電池供電的本地顯示型渦街流量計采用微功耗高新技術(shù)(shù)，采用鋰電池供電可不間斷運行一年以上，節省了電纜和顯示儀表的采購安裝費用，可就地顯示瞬時(shí)(shí)流量、累積流量等。溫度補償一體型渦街流量計還帶有溫度傳感器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)(zhì)量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測量可直接測量出氣體介質(zhì)(zhì)的溫度和壓力，從而顯示氣體的標況體積流量。