摘要：蒸(zheng)汽流量(liang)檢測在(zai)工業生(shēng)産過程(cheng)中較爲(wei)常見📐，随(suí)着蒸🛀🏻汽(qi)流🔴量檢(jian)測精度(du)要求的(de)提高溫(wen)度壓力(lì)補償尤(yóu)爲重要(yao)。通過分(fèn)析渦街(jie)流量計(jì)
用于蒸(zheng)汽流量(liang)測量的(de)原理提(ti)出渦街(jie)流量計(ji)在飽和(hé)蒸汽和(he)過♈熱蒸(zhēng)汽流量(liàng)檢測中(zhong)的溫度(dù)和壓力(li)補償的(de)方法，爲(wei)工程設(shè)計、實際(jì)應用提(tí)供參考(kǎo)。
1引言
渦(wō)街流量(liàng)計在蒸(zheng)汽流量(liang)檢測領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛(fàn)；但🌈是渦(wō)🛀🏻街流量(liang)計檢測(cè)值爲蒸(zheng)汽的體(tǐ)積流量(liàng)。工業過(guo)程往往(wang)要求測(ce)量其質(zhi)量流量(liàng)，飽和蒸(zheng)汽和過(guo)熱蒸汽(qì)在計算(suan)質量流(liu)量的過(guo)程中需(xū)要補償(chang)計算。
2飽(bao)和蒸汽(qì)和過熱(re)蒸汽的(de)區别
水(shuǐ)在一定(ding)的壓力(lì)下加熱(rè)，水的溫(wen)度随着(zhe)不斷加(jiā)熱而上(shàng)升⚽，當水(shuǐ)溫升高(gāo)到某一(yī)溫度時(shi)，水就開(kāi)始沸騰(téng)，這時水(shui)的溫度(du)稱爲沸(fèi)騰溫度(du)。如繼續(xù)加熱，水(shuǐ)溫保持(chi)不變，水(shui)即開💯始(shǐ)汽化，而(er)逐步變(bian)爲蒸汽(qì)。這時蒸(zheng)汽的溫(wēn)度也就(jiu)等于飽(bǎo)和溫度(du)。這✔️種狀(zhuang)态的蒸(zhēng)汽就稱(cheng)📧爲飽和(hé)蒸汽。如(rú)果把飽(bǎo)和蒸汽(qì)繼續進(jìn)行加熱(rè)，其溫🔆度(du)将繼續(xù)升高，并(bing)超過該(gāi)壓力下(xia)的飽和(he)溫度👄，這(zhe)種超過(guo)飽和🏃♂️溫(wen)度的☀️蒸(zheng)汽就稱(cheng)爲過熱(re)蒸汽。
水(shuǐ)的沸騰(teng)溫度與(yu)其所受(shòu)壓力有(you)關，壓力(li)愈大，則(zé)沸騰溫(wēn)度也就(jiu)越高；反(fǎn)之，壓力(li)小，則沸(fei)騰溫度(dù)也低。所(suǒ)以對于(yu)飽和蒸(zheng)汽而言(yán)，溫♊度與(yu)壓力存(cun)在一一(yi)對應關(guān)系。而過(guo)熱蒸汽(qi)的溫度(dù)與壓力(li)是兩個(gè)獨立參(cān)數，之間(jiān)不存💃🏻在(zai)直接的(de)🐇關系。
3渦(wo)街流量(liang)計用于(yú)蒸汽流(liu)量的測(cè)量
孔闆(pǎn)流量計(ji)
在蒸汽(qi)流量的(de)檢測中(zhong)應用由(you)來已久(jiǔ)，但是經(jing)過幾十(shi)年㊙️的實(shí)踐總結(jié)，孔闆流(liú)量計存(cún)在多方(fāng)面的缺(que)陷🌈，如孔(kong)闆流量(liang)計安裝(zhuang)及日常(chang)拆洗維(wei)護的工(gōng)作量較(jiao)大；由于(yú)孔闆流(liu)量計的(de)壓損較(jiào)大所以(yi)運營成(cheng)本很高(gao)；此外孔(kǒng)闆流量(liàng)計還需(xu)配合差(cha)壓計或(huò)
差壓變(biàn)送器
方(fang)可測量(liang)管道中(zhong)各種流(liu)體的流(liú)量。綜合(he)考慮以(yǐ)上因素(su)，選🚶擇渦(wō)街流量(liàng)計作爲(wei)蒸汽流(liu)量檢測(cè)儀表更(geng)爲方🌏便(bian)、經濟。
渦(wo)街流量(liàng)計自上(shàng)世紀70年(nián)代投放(fang)市場以(yi)來，深受(shou)廣大⛹🏻♀️用(yòng)戶🔆歡迎(yíng)。目前在(zai)各領域(yu)中得到(dao)廣泛應(yīng)用。尤其(qí)是在對(dui)蒸汽流(liú)量檢測(ce)的應用(yong)上，渦街(jie)流量計(ji)正在🍓逐(zhú)漸取代(dai)孔闆流(liu)量計成(chéng)爲蒸汽(qì)流量檢(jiǎn)測的重(zhong)要儀表(biao)。渦街流(liú)量計是(shì)根據卡(kǎ)曼☔渦街(jiē)原理制(zhì)成［1-3］。流體(ti)中設置(zhì)旋渦💯發(fa)生體（阻(zu)流🐇體），從(cong)旋渦發(fa)✨生體兩(liǎng)側交替(tì)地産生(sheng)有規♊則(zé)的旋渦(wo)，這種旋(xuán)渦稱爲(wei)卡曼✔️渦(wo)街，如圖(tu)1所示。旋(xuán)渦列在(zai)旋渦發(fā)生體下(xia)遊非對(dui)稱地排(pái)💁列。設旋(xuan)渦的發(fa)生頻率(lü)爲f，被測(cè)介質流(liu)速爲v，旋(xuán)渦發生(sheng)體迎面(miàn)寬度爲(wèi)d，則有☔：
其(qí)中，s稱爲(wèi)斯特拉(la)哈爾數(shù)，無量綱(gang)，由漩渦(wo)發生體(tǐ)的形狀(zhuàng)👅決定，在(zai)一定的(de)雷諾系(xì)數範圍(wei)内爲常(chang)數。
通過(guò)檢測旋(xuán)渦頻率(lü)即可計(ji)算出流(liú)體流速(sù)，從而計(ji)算❤️出流(liú)體的體(tǐ)積流量(liang)。目前渦(wo)街流量(liàng)計流量(liàng)檢測的(de)方法有(you)電容檢(jiǎn)測法、熱(re)敏檢測(ce)法、超聲(shēng)檢測法(fa)、電磁檢(jiǎn)測法以(yi)及🤟壓電(dian)檢♉測法(fǎ)等🛀。渦街(jiē)流量計(jì)用于流(liú)體流量(liàng)檢測具(jù)有以❓下(xià)優點：
（1）量(liang)程比寬(kuān)，不受流(liu)體溫度(du)、壓力、成(chéng)分、粘度(du)及密度(du)的影響(xiang)；
（2）結構簡(jian)單，與孔(kong)闆相比(bǐ)無需配(pei)合其它(ta)儀表；
（3）壓(ya)損小，約(yue)爲孔闆(pan)流量計(jì)的四分(fen)之一。
4渦(wo)街流量(liàng)計用于(yú)蒸汽流(liú)量測量(liàng)系統
根(gen)據渦街(jiē)流量計(ji)的測量(liang)原理可(kě)知，渦街(jie)流量計(ji)測量🔆的(de)是🆚流體(tǐ)的體積(ji)流量。但(dàn)是實際(ji)中往往(wǎng)要求測(cè)量蒸汽(qi)的質量(liang)流量。根(gēn)據M=ρ×Q可由(yóu)體積流(liu)量求出(chū)質量流(liú)量［4-5］。
對于(yu)飽和蒸(zhēng)汽，其密(mi)度ρ隻與(yu)壓力有(yǒu)關。對應(yīng)公式爲(wèi)：
ρ=AP+B
其中：P爲(wèi)飽和蒸(zhēng)汽絕對(dui)壓力；單(dan)位MPa。對于(yu)過熱蒸(zhēng)汽，其密(mì)度和☎️溫(wen)度㊙️、壓力(lì)均有關(guan)系。對應(ying)關系爲(wèi)：
其中：P爲(wei)過熱蒸(zheng)汽絕對(dui)壓力，單(dān)位MPa；T爲過(guo)熱蒸汽(qi)溫度，單(dān)位℃。
因此(cǐ)在檢測(ce)飽和蒸(zhēng)汽的質(zhi)量流量(liang)時要選(xuǎn)擇壓力(lì)或是溫(wen)度進行(háng)補償；而(ér)測量過(guò)熱蒸汽(qi)質量流(liú)量時要(yao)同㊙️時選(xuǎn)擇壓力(lì)和💯溫度(du)進行補(bu)償。下面(mian)以過熱(re)蒸汽質(zhi)量流量(liang)檢測爲(wèi)例介紹(shào)溫度、壓(yā)力補償(chang)方法。
4.1智(zhi)能積算(suàn)儀補償(cháng)方法
目(mù)前，過熱(rè)蒸汽質(zhì)量流量(liàng)的檢測(cè)可以使(shi)用智能(neng)積算儀(yi)［6］。
智能流(liu)量積算(suàn)儀
采用(yòng)單片機(ji)技術，其(qi)補償演(yan)算功能(néng)可在預(yù)先編制(zhi)好的軟(ruan)件中完(wan)成,計算(suan)所需要(yao)的工況(kuang)補償公(gōng)式、表格(ge)數據都(dou)存放在(zài)積🤩算儀(yí)的存儲(chu)器中,在(zài)測量氣(qì)體蒸汽(qì)流量時(shí),? 可以通(tong)過壓力(lì)、溫度值(zhi)的輸人(ren)信号進(jìn)行蒸汽(qi)密度的(de)自動補(bu)償。并且(qie)智能流(liu)量積算(suan)儀還可(ke)以實現(xian)壓力、溫(wēn)度值異(yi)常時的(de)自動補(bǔ)償。該功(gōng)能可以(yi)在壓力(li)變♌送器(qi)、溫度元(yuan)件及變(biàn)送器發(fa)生故障(zhang)時,自動(dòng)轉爲壓(yā)力、溫度(dù)的設計(ji)值進💋行(hang)補償。此(ci)外，流量(liang)📞積算儀(yí)還具有(you)就地顯(xiǎn)示、報警(jing)以及RS-485通(tōng)訊等多(duō)種功能(neng)。智能積(ji)算儀補(bǔ)償🐪原理(li)如圖2所(suo)示。采用(yong)智能積(jī)算儀的(de)優點在(zài)于方便(bian)現場觀(guan)測蒸汽(qi)的流量(liang)、壓力、溫(wēn)度參數(shù)。
對于過(guo)熱蒸氣(qi)，在低壓(ya)區（如小(xiǎo)于1MPa）的壓(ya)縮系數(shù)都接近(jin)于l。在該(gai)區域内(nei)，隻要溫(wen)度不是(shi)太低，即(ji)使不對(dui)壓縮系(xi)數進行(háng)修正，也(ye)不會引(yǐn)起明顯(xiǎn)的誤差(cha)，完全可(ke)以滿足(zu)工程上(shang)的要求(qiu)🤟。但在高(gāo)壓區，則(ze)必須考(kao)慮壓縮(suo)系數的(de)影響，否(fou)則将會(hui)造成明(míng)顯的誤(wu)差。而采(cǎi)用智能(neng)積算儀(yi)♊補償的(de)方法👣不(bú)具有對(dui)于其壓(ya)縮系數(shù)🤟進行修(xiu)正的功(gong)能，采用(yong)DCS模塊補(bǔ)償方法(fa)則可以(yi)克服以(yǐ)上缺點(diǎn)。
4.2DCS模塊補(bǔ)償方法(fa)
其中COMPENSATE模(mó)塊适用(yòng)于溫度(dù)爲260~800℃，壓力(li)（絕壓）爲(wèi)0.5~32MPa的工況(kuàng)；而EXHSTEAM模塊(kuai)适用于(yú)溫度爲(wèi)140~560℃，壓力（表(biao)壓）爲98.6777~15898.6777kPa的(de)工況。
假(jiǎ)設過熱(rè)蒸汽的(de)設計壓(yā)力爲4MPa（表(biǎo)壓），?? 設計(ji)溫度爲(wèi)400℃；過熱蒸(zhēng)汽的實(shí)☎️測壓力(lì)爲PI-101：0~6MPa（表壓(yā)），實測溫(wēn)度爲TI-101：0~600℃，流(liú)量爲FI-101，補(bu)償後的(de)流量爲(wèi)FI_101,經EXHSTEAM過熱(re)蒸汽特(te)性計算(suàn)得出設(she)計密度(dù)爲13.92817951832kg/m3，則DCS圖(tú)形化編(bian)程如圖(tu)3所示。
5結(jié)論
渦街(jiē)流量計(ji)在蒸汽(qì)測量系(xi)統中具(ju)有較好(hao)的應用(yong)前景🈲，而(er)🈲渦街流(liu)量計的(de)溫度壓(yā)力補償(chang)系統是(shì)提高飽(bao)和蒸汽(qì)和過熱(rè)蒸📐汽測(cè)量精度(du)的重要(yao)手段。
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