涡街流量计在提高蒸汽计量准确性方面的因素和措施

涡街流量计在提高蒸汽计量准确性方面的因素和措施

张杰

广州雅居乐固体废物处理有限公司，广东广州，510623

摘要：涡街流量计作为蒸汽计量最常用的一种流量计工具，其在贸易计量中的准确性对公平贸易起着至关重要的作用，本文根据某项目在生产实际中存在的影响计量准确性的问题，通过分析涡街流量计的工作原理和影响计量准确性的因素，提出若干条提高涡街流量计计量准确性的措施。

关键词：卡门涡街  涡街流量计  温压修正

1. 引言

流量计量是蒸汽贸易中一个非常重要的环节，计量的准确性是确保贸易结算公平、高效的基础。蒸汽的比容随温度和压力的波动变化较大，而涡街流量计无可动部件，测量元件结构简单，性能可靠，量程比宽，压损较小，准确度高等一系列优点，在测量蒸汽体积流量时几乎不受密度、压力、温度、粘度等参数的影响在蒸汽贸易计量中被广泛使用。

2. 涡街流量计工作原理

涡街流量计是速度式流量计的一种，在流量计中设置三角柱型旋涡发生体，当蒸汽经过时，从漩涡发生体两侧交替地产生正比于流速的卡门旋涡，旋涡的释放频率与流经旋涡发生体的蒸汽平均速度及旋涡发生体的特征宽度有关，频率可表示如下；

其中：f为旋涡的释放频率，v为蒸汽的平均速度，d为旋涡发生体特征宽度，St为斯特劳哈尔数，是雷诺数Re的函数，当流体在正常的稳定流动状态下，雷诺数在相应范围内时，St值约为0.2。

因此，通过测量旋涡的释放频率f就可以计算出流经旋涡发生体的蒸汽平均速度v，进而通过q=v·A得到蒸汽的体积流量，换算得到蒸汽的质量流量。

3. 涡街流量计的特点及影响计量准确性的因素

根据涡街流量计的工作原理，在测量中有如下特征：

（1）涡街流量计的工作原理是根据流体在稳定流动状态下来测量旋涡的频率进而得到流体的流速，涡街流量计在测量的是蒸汽的体积流量，管道流速的稳定性和均匀性对测量的准确性至关重要，因此，需要保证流量计前后的直管段长度，使流量计前后的蒸汽流动状态满足流量计测量的相关要求。

根据JB/T 9249-2015《涡街流量计》第5.3条安装条件的要求，流量计的上下游直管段长度应满足表一的要求。

表一 流量计上下游直管段长度要求

某项目部分涡街流量计在接入分汽缸前空间较小，管道安装距离较短，导致流量计前后的直管段不足，在实际生产过程中导致蒸汽流动状态的不稳定和不均匀，造成涡街流量计计量的误差较大，现场安装情况如图一所示。

图一 某项目涡街流量计现场安装情况

（2）涡街流量计需要根据蒸汽的实际参数（温度和压力）对蒸汽进行温压修正，通过积算仪得到工作状态下蒸汽的实际比容，进而得出蒸汽的质量流量，稳压修正是利用安装在蒸汽管道上的压力和温度变送器，通过测量蒸汽的实际参数（温度和压力）进而获取蒸汽的实际比容来获得准确的蒸汽质量流量。因此，在蒸汽计量过程中，温压修正至关重要。

某项目的部分温度变送器故障，积算仪的温度故障设定温度为220℃，而实际温度在210℃左右；管道阀门关闭的情况下，部分压力变送器出现零点漂移-0.02MPa，如图二、图三所示。

图二 某项目温度变送器故障情况

图三 某项目压力变送器故障情况

以0.5MPa的供汽参数为例，上述两个因素叠加，将会造成约6%的计量损失，因此，温压修正的准确性对计量的准确性至关重要。

根据JB/T 9249-2015《涡街流量计》第5.3条安装条件的要求，温度测量位置应设在涡节流量计下游侧（2-5）D处，压力测量位置应设在涡节流量计下游侧（2-7）D处。

（3） 涡街流量计具有较宽的量程比，保证计量精度的量程比是1：10，可以计量的量程比大约是1：20，低于精度范围的测量流量实际上是偏小的，即当用户的实际使用流量低于设计流量的10%时，流经流量计的蒸汽流速过低，导致不计量或者少计量，测量显示的流量低于用户的实际流量，造成计量损失，因此管道和流量计管径选择的合理性至关重要。

（4） 涡街流量计抵抗振动的能力较弱，外来振动会使涡街流量计产生测量误差，甚至不能正常工作。通道流体高流速冲击会使涡街发生体的悬臂产生附加振动，使测量精度降低，大管径影响更为明显。因此，需要对涡街流量计上下游的管道支架进行加固，防止振动对计量精度产生较大的影响。

4. 涡街流量计在提高计量准确性方面的措施

鉴于上述涡街流量计的特点及影响计量准确性的因素，在采用涡街流量计进行蒸汽的计量时，应才去以下措施：

（1） 确保涡节流量计上下游的直管段满足规范要求的长度，流量计前的管道布置应尽量避免不止弯头，减少上游需要的直管段长度，如直管段布置长度确实有难度时，应将支管沿着主管平行布置以满足直管段的长度需求。

（2）温压修正对提高涡街流量计计量的准确性至关重要，温度变送器和压力变送器的安装位置应满足规范的要求，并随时关注温度变送器和压力变送器的工作状况，如出现故障应及时处理或更换，避免温度和压力测量误差导致的计量误差。

（3）涡街流量计保证计量精度的量程比为1:10。因此，对用户使用蒸汽的流量应进行全面和准确的评估，选取合理的管径，避免初期流量低于下限，终期流量超过上限，导致流量计计量的误差。

（4）涡街流量计及上下游管道的施工质量对管道运行过程中的稳定性至关重要，流量计上下游管道支吊架的安装应严格按照设计要求施工并进行加固处理，防止运行过程中的振动对计量精度产生影响。

5. 结束语

涡街流量计作为蒸汽计量最常用的一种流量计工具，具有测量元件结构简单，性能可靠，量程比宽，压损较小，准确度高等一系列优点而得到广泛应用。

但因其工作原理和特点，也存在一些影响计量准确性的因素，在流量计安装及使用过程中注意本文列举的四条措施，即可在最大程度上提高计量的准确性，提升贸易结算的公平性。

参考文献：

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